后即任命弟弟王澄为荆州刺史，族弟王敦为青州刺史。更向二人说：「荆州有长江和汉水天险，青州又东濒大海，你们二人在外而我留在朝中，可谓狡免三窟了！」王衍的举动遭当时有识之士鄙视。永嘉二年（308年），王弥进攻洛阳，晋怀帝下诏加王衍都督征讨诸军事、持节、假黄钺，率众抵抗王弥。最终王衍成功击败王弥，并获得其辎重。次年，王衍迁任太尉，并封武陵侯，但王衍辞让封爵。当时洛阳屡次遭到汉国军队侵扰，很多人建议迁都避祸，但王衍却卖掉车牛，坚持留都洛阳。永嘉四年（310年），司马越领大军出镇许昌，并以行台随行，王衍亦兼任太傅