W 1937 roku, Wang poprowadził swoją jednostkę w bitwie o Szanghaj. Dowódcą jego pułku był Zhang Lingfu, którego właśnie wyciągnął z więzienia. Pod koniec listopada chińska armia przegrała bitwę o Szanghaj, a japońska armia centralnochińska pod dowództwem generała Iwane Matsui ruszyła w kierunku Nanjing. Podczas bitwy pod Nanjing, 51 dywizja Wanga poniosła duże straty, a jego przełożony, generał Tang Shengzhi, uciekł z miasta, nawet nie powiadamiając go i innych wyższych dowódców. Wang ledwo uciekł z miasta i tylko 3000 żołnierzy pod jego dowództwem zdołało uciec przed japońskim atakiem. W 1938 roku wziął udział w bitwie pod Lanfeng, walcząc z japońską 14. dywizją (Imperial Japanese Army) pod dowództwem generała Kenji Doihary, jednego z mózgów Manchurian Incident. Niepowodzenie w powstrzymaniu japońskich ataków doprowadziło również do otwarcia przez rząd nacjonalistyczny dyk na Żółtej Rzece, powodując
Powódź na Żółtej Rzece w 1938 roku. Podczas bitwy pod Wanjialing jednostka Wanga walczyła z japońskimi próbami wyłamania się z chińskiego okrążenia, w którym 106. dywizja (Armia Cesarska Japonii) pod dowództwem generała porucznika Junrokurō Matsuury została prawie zniszczona. W 1939 roku Wang poprowadził swoją jednostkę do udziału w bitwie pod Nanchang, ale chińskim siłom nie udało się utrzymać miasta. Wang jednak wyróżnił się podczas bitwy pod Changsha i został awansowany na dowódcę 74 korpusu. Pod jego dowództwem 74. korpus stał się jedną z elitarnych jednostek chińskich sił rządowych i walczył w prawie każdym starciu w pozostałym okresie wojny. Pod koniec wojny, generał Wang został awansowany na dowódcę 4. armii terenowej i został członkiem Komitetu Centralnego KMT.