Vid en kändistät ceremoni i London belönades fem pristagare med en miljon pund vardera, motsvarande drygt 11,8 miljoner kronor – en högre prissumma än Nobelpriset.
Priset har fem klasser – klimat, natur, luft, hav och skräp – och kommer att delas ut årligen fram till 2030 för att bekämpa klimatförändringarna.
– Alldeles för länge har vi gjort för lite för att skydda planeten, sade prinsen.
– Under de kommande tio åren ska vi agera. Vi ska hitta lösningarna för att reparera vår planet.
Costa Rica tilldelas årets pris i naturklassen för ett projekt där lokalbor får betalt för att skydda skogar, plantera träd och återställa ekosystem.
– Vi tar emot det här erkännandet med stolthet och ödmjukhet. Det vi har åstadkommit i det här lilla centralamerikanska landet går att genomföra var som helst, sade Costa Ricas president Carlos Alvarado Quesada när han tog emot priset.
Milano i Italien får priset i skräpklassen för stadens arbete att minimera matsvinnet genom att distribuera överbliven mat från mataffärer och restauranger till behövande.
Bland övriga vinnare finns miljöprojekt i Bahamas, Indien, Tyskland och Thailand.
Skådespelarna Emma Thompson, Emma Watson och David Oyelowo hjälpte till att dela ut priserna, medan artister som Coldplay och Ed Sheeran uppträdde under den tv-sända prisceremonin.
Utdelningen sker inför det att världens ledare samlas i Glasgow för FN:s klimatmöte COP26, som startar den 31 oktober. Såväl prins Williams far, prins Charles, samt farmor, drottning Elizabeth II, väntas närvara vid klimatmötet.