军事厅长。宁汉分裂后，他转投蒋介石，任国民革命军总司令部参议。1928年（民国17年）5月3日济南事件爆发，他任驻日特派员，赴日本交涉。归国后，任外交部条约委员会顾问。1931年（民国20年）九一八事变爆发，王大桢任东北外交研究委员会宣传主任，兼任国际联盟李顿调査团中国代表处専门委员，奉派赴日内瓦。1935年（民国24年），任驻土耳其公使馆参事，翌年转任驻日本大使馆参事。1937年（民国26年）5月，主宰国民政府军事委员会国际问题研究所。同年8月，淞沪会战爆发，王大桢赴缅甸、越南，为准备修筑滇缅公路