于其父早死，被叔叔王昶抚养。能写文章，大将军曹爽聘为秘书（掾），累迁中书门下侍郎，曾劝羊祜加入曹爽，羊祜则说曹爽必将败亡，正始十年（249年），曹爽被司马懿杀害，王沈被免职，起用为侍中。与荀顗、阮籍同撰《魏书》44卷，「多为时讳，未若陈寿之实录也」。魏帝曹髦好学，称王沈为“文籍先生”。甘露十年（260年），曹髦打算消灭司马家族，召王沈、王经、王业共商此事，后王沈与王业密告于司马昭。结果曹髦被杀，王沈因功封安平侯，食邑二千户。时人称：“沈既不忠于主，其为众论所非。”入晋后出任尚书加散骑常侍，进爵博陵县