En 1937, Wang mène son unité durant la bataille de Shanghai. Son commandant de régiment est Zhang Lingfu, qu'il vient juste de faire libérer de prison. Fin novembre, l'armée chinoise perd la bataille de Shanghai et l'armée régionale japonaise de Chine centrale du général Iwane Matsui avance vers la capitale nationaliste. Durant la bataille de Nankin, la de Wang connait de lourdes pertes et son supérieur, le général Tang Shengzhi, quitte la ville sans avoir averti Wang et les autres commandants. Wang parvient de justesse à fuir la ville avec seulement de ses hommes. En 1938, il participe à la contre la  du général Kenji Doihara, l'un des architectes de l'incident de Mukden. L'impossibilité de résister aux attaques japonaises mène le gouvernement nationaliste à ouvrir des digues, ce qui provoque l'Inondation du fleuve Jaune de 1938. Durant la , l'unité de Wang lutte contre les tentatives japonaises de briser l'encerclement chinois et la du général est presque anéantie. En 1939, Wang participe à la bataille de Nanchang, mais les forces chinoises échouent à prendre la ville. Wang se distingue cependant à la bataille de Changsha et est promu commandant du . Sous son commandement, l'unité devient l'un des éléments d'élite des forces du gouvernement chinois et combat dans presque toutes les batailles. À la fin de la guerre, Wang est promu commandant de la et devient membre du comité central du Kuomintang.