正大初年，任户部主事。元世祖中统元年（1260年），东平（今山东省东平县）宣抚使姚枢任命王恽为详仪官。当时元朝政府管理机构初建，令各地方政府（各路）荐举财务管理人员一名，王恽入征为中书省详定官。中统二年春转为翰林修撰，同知制诰，兼国史院编修官，寻兼中书省左右司都事。元世祖至元五年（1268年）建御史台，六年任监察御史，弹劾都水刘晸贪污，竟使刘晸忧郁而死。九年授承直郎。十四年，除翰林待制，拜朝列大夫、河南北道提刑按察副使，贪官污吏多为其所罢黜。十八年（1281年），拜中议大夫、行御史台治书侍御史，不赴。十