拨离间，加上自身刚正，逐渐和孙皓产生矛盾。甘露二年（266年），丁忠出使西晋归国后，王蕃受到孙皓邀请赴宴，当时王蕃大醉倒地，受到孙皓怀疑而不高兴，并被抬出外。不久王蕃被召回宴会，还是不清醒，因自身性格威严而举止自若，孙皓气得召其手下将王蕃斩死，虽受到滕牧和留平的求情但不成，王蕃被斩于大殿，享年三十九岁，尸体被抛在野外，家属流放广州。丞相陆凯曾在奏疏中痛惜此事。
家庭.有弟弟王着、王延，也是一时名士，可惜死于郭马之乱。
学术贡献.王蕃通晓天文、数学。撰有