1911年10月22日，陝西同盟會聯合新軍、哥老會在西安率先回響武昌起義。王與陸軍中學堂教官馬晉三、同學牛策勛根據同盟會領導人的命令，組織學生軍，擔負起守衛藩庫、進攻滿城、維持城內社會秩序的重任。在保衛陝西革命政權的東西路戰役中，王任炸彈隊副隊長，與隊長宋向辰、參謀長楊叔吉等率部在西路乾州（今乾縣）薛錄鎮與重重包圍的清軍拚死血戰，給清軍以沉重打擊。返回西安後，又擔負起西安城防的重任。袁世凱派陸建章主陝期間，王奔走渭北各地，參加反袁逐陸鬥爭。接替陸建章主持陝政的陳樹藩與王有同鄉、同學之誼。但在陳投靠北洋軍閥政府之後，王又與其他進步人士一起反陳，引起陳的不滿，欲除掉王。幸得友人師子敬幫助，方免於難，被迫於1920年離陝赴滬。
1926年王返回陝西，以教書維持生計。劉鎮華圍攻西安期間，王經人介紹結識了楊虎城將軍，再次涉身軍界。1927年5月，楊率部東進參加北伐，王應邀隨軍，任軍務處處長、第十軍第二師參謀長，與直魯聯軍激戰於歸德、徐州一線，後轉至皖北太和休整。1928年4月，楊虎城赴日本療養。毗鄰駐防的方鼎英部不守諾言，與楊部發生摩擦。代理軍務的孫蔚如派王據理交涉，求得了和平解決。同年秋，楊部移防山東，到達金鄉縣時，當地政府和幫會武裝以未奉上級命令為由，拒絕軍隊駐紮，並包圍了王率領的先頭部隊韓世本團，使王部面臨刀兵相見的形勢。孫蔚如又派王到紅槍會駐地勸說，終於使其撤去包圍，避免了武裝衝突。由於王一山的努力，使楊部數次避免在困境中遭受損失，時人讚譽王有“折衝樽俎”之才。在山東，楊部被改編為國民革命軍第二十一師，王任師參謀長。1929年12月，唐生智與閻錫山、馮玉祥聯合反蔣。楊虎城奉蔣介石之命，奇襲了唐生智部的大本營駐馬店，俘獲了唐部官兵四五千人。此役，王協助楊親臨前線指揮，終於使唐軍全線潰退。1930年3月，楊部改編為第十七師，7月又擴編為第七軍及討逆軍第十七路，王一直任楊部參謀長。11月，第十七路軍進入陝西，楊被國民政府任命省政府主席，王為省政府委員。因工作關係，他與省府秘書長南漢宸有密切的交往，並盛讚南為人光明磊落，理財有方，是難得的人才。1932年春，日、美等國幾個間諜在新疆、甘肅、寧夏等地蒐集情報，途經陝西被楊虎城部下扣留，查出密碼本及其測繪的新、甘、寧等省地圖，遂上報西安綏靖公署要求將其處決。綏署主任楊虎城時在三原休養，參謀長王一山為了國家利益，同意部下的請求。日、美等國為此事向南京政府提出交涉。南京國民政府屈從於外國列強的壓力；加之蔣介石對陝政十分不滿，正在尋找藉口撤換楊虎城。王為了不使這一事件成為蔣介石撤楊的藉口，遂以治境無方為由引咎辭職，獨自一人承擔責任，顧全了大局。嗣後，王改任第十七路軍總參議。1934年赴上海治病，與進步人士杜重遠及共產黨人多有交往。1936年，王應楊虎城電召返回西安。1936年12月西安事變發生後，抗日聯軍臨時西北軍事委員會改組陝西省政府，任命王一山為陝西省政府代主席兼民政廳長，至1937年2月止。任職期間，與周恩來、葉劍英等中共領導人密切合作。事變和平解決後，王辭職赴北平就醫，後擬赴蘇聯考察，因經濟困難未能成行。盧溝橋事變後，王為擺脫日本人與漢奸的監視， 經天津等地繞道香港回陝，攜家移居城固縣。1938年秋，返回西安賦閒，和共產黨人宋綺雲、楊曉初、李敷仁及著名進步人士杜斌丞等時有交往。蔣介石命陝西省政府主席熊斌請王參與軍事決策，王屢以病重推辭，不與蔣介石政府合作。1946年3月，國民黨特務組織反共反蘇遊行，衝擊七賢莊第十八集團軍駐陝辦事處，搗毀進步報紙《秦風·工商日報聯合版》營業部。王與張鳳翽等進步人士聯合發表抗議書，反對國民黨反動派的暴行。1948年至1949年，他曾寫信爭取合陽縣縣長潘禹九及胡宗南部軍長李振西起義。中華人民共和國成立後，王被選為陝西省和西安市各界人民代表會議代表。這時他已積病在身，卻一反國民黨統治時期閉門家居的態度，積極參政議政，充分表現了對新中國的熱愛。1955年1月1日病逝於西安。