湖南省浏阳县人。一九二七年加入中国共产主义青年团,同年转入中国共产党。一九二九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治委员,湘东独立一师团政治委员、师政治部主任、师政治委员,红八军代政治委员,湘赣军区代司令员,红六军团政治委员,红二军团政治委员。
参加了长征。抗日战争时期,任八路军一二○师三五九旅副旅长、旅长兼政治委员,兼中共延安地委书记、延安军分区司令员、卫戍区司令员,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,西北野战军第二纵队司令员兼政治委员,第一野战军第一兵团司令员兼政治委员。
中华人民共和国成立后,任中共新疆分局书记,新疆军区第一副司令员、代司令员兼政治委员,铁道兵司令员兼政治委员,中国人民解放军副总参谋长,国务院农垦部部长、副总理,中共中央军委常委,中共中央党校校长,中华人民共和国副主席。一九五五年被授予上将军衔。是第一、二、三届国防委员会委员,中国共产党第七届候补中央委员,第八、九、十届中央委员,第十一、十二届中央政治局委员。一九八五年在中共中央顾问委员会第五镒全体会议上被增选为中央顾问委员会副主任。
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。
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。同年10月15日塑像在黑龙江省密山市正式落成。
1994年3月,大型文献纪录片《王震将军》、大型画册《王震》、纪念专辑《尊师重教的典范──王震同志》发行。同年10月,铜像在新疆维吾尔自治区石河子市落成。1999年11月《王震传》(上卷)出版发行。