１９０８年生，湖南浏阳人。１９２４年参加工作。１９２７年加入共青团，同年转入中国共产党。１９２９年参加中国工农红军。
土地革命战争时期，任粤汉铁路长岳段工会纠察队中队长，湘鄂赣边区赤卫队支队长兼政委，中国工农红军湘东独立一师团政委，师政治部主任、师政委兼第八军代政委，湘赣军区代司令员。参与领导湘赣革命根据地反“围剿”斗争，曾获三等红星奖章。后任第六军团政委，第二军团政委。参与开辟湘鄂川黔革命根据地。１９３５年参加长征。
抗日战争时期，任八路军一二０师三五九旅副旅长、旅长兼政委。１９４１年初率三五九旅屯垦南泥湾。１９４２年兼任中共延安地委书记、延安军分区司令员、卫戍区司令员。１９４４年任八路军南下支队司令员。
解放战争时期，任中原军区第一副司令员兼参谋长，参与指挥中原突围。后任西北野战军第二纵队司令员兼政委、军长兼政委，第一野战军兵团司令员兼政委。参加了延安保卫战和青化砭、羊马河、蟠龙等战役。
王震１９４９年率部挺进新疆。后任中共中央新疆分局书记，新疆军区第一副司令员、代司令员兼政委。１９５３年后任铁道兵司令员兼政委。１９５５年任解放军副总参谋长。１９５６年任国务院农垦部部长。１９７５年任国务院副总理。１９７８年任中共中央军委常委。１９８２年任中共中央党校校长。１９８５年在中共中央顾问委员会第五次会议上被增选为中共中央顾问委员会副主任。１９８６年任中国中小学幼儿教师奖励基金会理事长。１９８８年当选为中华人民共和国副主席。还曾任中日友协名誉会长，中国国际友好联络会名誉会长，中国残疾人福利基金会名誉理事长。
是中共第七届中央候补委员，第八至十届中央委员，第十一、十二届中央政治局委员，第十三、十四大代表，第一至五、七届全国人大代表。
１９５５年被授予上将军衔。曾获一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。１９８８年获一级红星功勋荣誉章。
１９９３年３月１２日在广州逝世，终年８５岁，逝世后捐献了眼角膜。同年４月５日骨灰撒放在新疆天山。