1963年のオフから翌1964年のオープン戦の途中まで王は二本足に戻した打法を模索した。2年連続本塁打王を獲得したが、川上監督は満足しなかった。一本足打法を「アンバランスのバランス」と表現し、如何にも不安定なもので、「二本足ならもっと打率は上る」と王に何度も言った。前年の日本シリーズ第7戦で王は二本足で2ホーマーし、荒川コーチはこれならいけると確信を持った。「荒川ノート」の1964年１月21日の項で「今シーズンから二本足で打たせることにした。」と書いている。1月29日には「二本足打法になってから打撃練習しても気の毒なくらい精彩がない。」とも書いている。キャンプに入ってからもオーソドックスな打ち方で練習し、2月21日に熊本での対西鉄とのオープン戦初戦の初打席でいきなり本塁打を打った。しかし王は首を傾げながらベースを回った。「飛ばないなァ」と感じながら。二本足で本塁打を打っても「普通のフライの大きいやつ」で、一本足で打つと「驚くほど速く異次元のアーチ」だった。二本足でいくか、一本足でいくか悩んだ末に、3月2日の夜に王は荒川コーチに二本足ではどうしても打てないと言い、二人で相談して一本足でいくことに決めた。荒川はこの時に「打つのは王だから王の打ちやすい型で打つのは当然だ」とし理想を追いすぎての失敗としながら「4割打者になるにはどうしても二本足打法を完成させなければいけない」とも考えていた。王は「二本足でしっくりしなかったことで腹が固まった。私には一本足しかない」と思い、川上監督にもやはり一本足でいきますと伝え、それ以後は川上監督から何も言われなくなったという。後年に、この3ヶ月の間に、自分には一本足打法が一番あってることを再確認でき、それがその年の55本塁打につながったと述べている。1964年のシーズンは秋の東京オリンピック開催のため、3月20日に開幕となり、巨人は林義一監督の国鉄との開幕戦（後楽園球場）となった。この開幕試合で、王はプロ15年目で10度目の開幕投手を務める金田正一投手と小雨の中で対決した。5年前の新人時代に金田と開幕戦で対決して以来、開幕戦15打席ヒットがなかったが、23歳、6年目を迎えた王はこの日、通算開幕戦16打席目の3回裏二死で1塁に柴田勲を置いて1ストライク3ボールからの5球目真ん中やや低めの直球をライト場外へ2ラン本塁打（通算116号）を放つ。打球はライトスタンド場外に設置されていたローラースケート場の隣のコーヒーショップの屋根まで飛び、推定飛距離151mとされている。金田からすると本塁打を打たれた球は「見逃せばボール球で、王から三振を奪える絶対的な球」と語っている。守備では初めて開幕投手を任された高橋明が6安打完投して、試合は3対1で巨人が勝利した。この本塁打は金田を驚嘆させたが、金田は一本足打法転向後も王をカモにしていたこともあり、打たれた球種・コースを投げ続けたが、同年の王にはことごとく打たれたという。これにより金田は「長嶋は対戦する前から研究をしたが、王は打たれてから研究した」と語っている（別のTV番組では、「ワシはバッターの研究なんてしたことがない。研究したのは王貞治が初めてだったね」と語っている）。この年、王は金田から1試合2本塁打2回を含む7本塁打を奪い、同一投手に対するシーズン本塁打数のタイ記録となっている。5月3日の対藤本定義率いる阪神タイガース戦（7回戦、後楽園球場）では史上初の1試合4打席連続本塁打を記録した。1回1塁に国松彰を置いて先発の左腕太田紘一からフルカウントで6球目の真ん中高めのカーブを右翼場外の富坂署球場派出所を越えてアイスパレスとローラースケート場の中間に届く約150mの14号2ラン、4回再び太田の初球の真ん中高めの直球を15号ソロ、6回3番手の若生智男から1ストライク2ボールで4球目の真ん中高めのカーブを16号ソロ、さらに7回2塁に柴田を置いて4番手の本間勝から1ストライク2ボールで4球目の外角低めの直球を17号2ラン、すべて130m超級の本塁打で4打数4安打6打点、守りは高橋明投手が完封して9対0で巨人が勝利した。この時点で打点39、打率.405の三冠。手のつけられない打棒対策として、2日後の5月5日広島とのダブルヘッダー第2試合（8回戦、後楽園球場）で白石勝巳監督が7回裏一死の場面で「王シフト（白石シフト）」と呼ばれる守備体系を開始したことで話題になった。「最後の4割打者」テッド・ウィリアムズに対して考案したブードローシフトと同様で、王の打球がフィールドの右半分に集中することを考慮に入れて野手の内6人をライト側に守らせたが、王は王シフトにも動じることはなく、その打席でプルヒッティングも流し打ちもせず鵜狩道夫投手が投じたカウント1ストライク2ボールからの4球目内角高めの球をバックスクリーンのわずか右へ18号本塁打（通算133号）を放った。7月19日後楽園球場での対国鉄21回戦では、7回無死1塁に遊撃右への内野安打で出塁した塩原明を置いて（塩原はこの日2本目の安打）、半沢士郎がカウント1ストライクで投じた2球目やや外角寄りの低めの速球をすくい上げると、高さ9mのバックスクリーンを越え、スコアボードとの間のスタンドに届く150m級の37号2ランとなった（通算152号）。後楽園球場のバックスクリーン越えの本塁打は史上初。9月6日129試合目の三原監督率いる大洋とのダブルヘッダー第1試合（24回戦、川崎球場）で1回の第一打席に鈴木隆投手の1ストライク1ボールからの3球目内角低め膝元に落ちるカーブを52号ソロ、6回の第三打席は交代したばかりの峰国安投手の初球の真ん中高めの直球を逆風の中53号の本塁打を放ち、前年に野村克也が作ったシーズン本塁打記録52本を一気に抜き去った。15日後、9試合後の9月21日には広島での28回戦で七森由康が最後の勝利を唯一の完封（被安打は3回にカーブを打った田中尊と三遊間を破った大和田明による2本のみ、広島に3塁踏ませず）で飾ったが、この試合では四回に安仁屋宗八の1ボールでの2球目真ん中高めの直球を坂崎一彦がバックスクリーンへ先制5号ソロ本塁打を放った後、六回一死一塁に中前打の長嶋茂雄を置いて、安仁屋のカウント1-1での内角膝元のスライダーを王が叩くと、打球は逆風をついて右翼フェンスをぎりぎり越えて、53号から37打席ぶりの54号2ランとなった。この日の広島は、王の安打を約15本防いで、王の首位打者（三冠王）獲得を阻止したと評価されている王シフトを解除しており（理由は非公表）、54号の飛球を追った広島の右翼手は小坂佳隆であった。9月23日最終戦の対大洋ダブルヘッダー第2試合（28回戦、後楽園球場）で雨中の5回裏に佐々木吉郎投手からシーズン55号（通算170号）本塁打を24歳で記録した。これは2013年にヤクルトのウラディミール・バレンティンに破られるまで長年プロ野球記録であった。55本塁打のうち24本は飛距離400フィート（約122m）以上という大リーグの球場でも十分にスタンド中段に届く大型ホームランであり、決して球場の狭さに助けられた記録ではない、と宇佐美徹也は評価している。参考に、この年のセ・リーグにおいて第2位の本塁打数はM・クレス（当時は大洋所属）の36本で、両リーグ合わせて第2位の本塁打数は野村克也（当時は南海所属）の41本であり、両者を10本以上も突き放しての数字である。また、55本塁打のうち17本は左投手から奪った本塁打であり、金田正一からは7本塁打を記録した。この55本塁打の記録は、また後に松井秀喜が読売ジャイアンツに入団した時に巨人監督に復帰したばかりの長嶋茂雄が、松井の背番号を55としたが、それはこの数字を目標とする打者になることに由来していた。この年、リーグ優勝は阪神で巨人は3位に終わった。しかし、王はシーズン本塁打の新記録達成でリーグMVPに選ばれた。それまで、王と荒川コーチは一本足打法に必ずしも強い執着を持っていたわけではなく、しかし「シーズン55本塁打」という偉業達成を機に、王は一本足打法こそ自身のバッティングスタイルであると確信した。また、王は「自分は打率を気にするバッターではない」と語っているが、相手バッテリーが警戒して四球・敬遠が増えた関連で打率が残り始め、1964年は江藤愼一と最後まで首位打者を争い続けた。この年は2度目の打点王も獲得したが、首位打者争いは3厘差で江藤に及ばず、三冠王は逃した。