后前往日本留学，毕业于庆应义塾大学经济科。回国后曾任北京政府交通部法律编辑局书记官。孙中山发动护法运动后，王家桢南下参加，任广州大元帅府秘书。后来回到北京政府，任直系吴佩孚的秘书、负责同日本联络。吴佩孚下台后，王家桢通过自己是莫德惠外甥的关系，投靠奉系张作霖，任大元帅秘书、外交部秘书。张作霖死后，张学良継位，王家桢继续为张学良的部下。张学良东北易帜后，王家桢任东北边防军司令长官公署外交机要处主任。1928年，蔡智堪曾通过王家桢将田中奏折转交张学良后公开。1930年（民国19年）4月，任国民政府外交部常务