王沖，字長深，琅邪臨沂人，祖父王僧衍是齊侍中。父親王茂璋，是梁給事黃門侍郎。王沖的母親，是梁武帝的妹妹新安穆公主，於齊世去世，梁武帝因王沖失去了母親而特別疼愛他。十八歲那年，初任梁秘書郎。後為永嘉太守。入朝任太子舍人，因父親去世而離職，服喪期滿後，任太尉臨川王府外兵參軍、東宮領直。連任太子洗馬、中舍人。出任招遠將軍、衡陽內史。遷任武威將軍、安成嗣王長史、長沙內史，將軍職不變。臨川王於湘州去世，仍然以王沖督管湘州事務。入朝任太子庶子。遷任黃門侍郎。大同三年(537)，因為王沖為梁武帝外甥而賜爵安東亭侯，封邑一千五百戶。歷任明威將軍、南郡太守、太子中庶子、侍中。出朝督管吳郡，一年之後成為真職，徵召為通直散騎常侍，兼左民尚書。出任明威將軍、輕車當陽公府長史、江夏太守，兼管郢州事務。遷任平西邵陵王長史。又調任驃騎廬陵王長史、南郡太守。廬陵王謝世後，王沖兼管州府政務。梁元帝駐守荊州，任王沖為鎮西長史，將軍、太守職不變。王沖性格溫和恭順，辦事嚴謹認真，熟悉法律政令，治政井然，輔佐王侯封國統治民眾，少有失德的地方，雖然他沒有顯赫的聲名，但長年被人們所懷念，由此而受到推崇，長期居官二千石。他通曉音樂、舞蹈，善於與人交往，在位尊的好友之中，聲譽很高。
侯景之亂，梁元帝在荊州秉承帝旨，王沖請求解除南郡太守職，以讓位給王僧辯，並為他送歌女十人，以幫助軍隊的賞賜。元帝任命王沖為持節，都督衡州、桂州、成州、合州四州諸軍事，雲麾將軍，衡陽刺史。元帝的第四子蕭元良為湘州刺史，仍以王沖兼管州中事務，兼任長沙內史。侯景被平定，任王沖為翊左將軍、丹陽尹。
武陵王舉兵到峽口，王琳的偏將陸納等佔據湘州響應，王沖被陸納囚禁。後來陸納投降，又任命王沖為侍中、中權將軍，量才嗣立佐史，丹陽尹如舊。
江陵失陷，敬帝當太宰，秉承帝旨任王沖為左長史，紹泰年間，王沖連遷左光祿大夫、尚書右僕射。後又遷任左僕射、開府儀同三司。侍中、將軍職如舊。不久又重兼丹陽尹、南徐州大中正，給扶。
高祖接受禪讓，王衝去丹陽尹職，以原職兼左光祿大夫。沒有就職，改為兼任太子少傅。文帝即位，解除王沖太傅之職，加任特進、左光祿大夫。不久又以原職兼任丹陽尹，參與制訂法律政令。廢帝即位，送給他親信十人。
起初，高祖因為王沖是前代老臣，特別強調長幼之敬。文帝即位，更加尊重他，曾跟隨文帝到司空徐度住所，坐在筵席尊位上，以几案讓王沖。可見他被尊重之一斑。光大元年(567)去世，時年七十六歲，追贈他為侍中、司空，謚號元簡。
王沖有三十個兒子，都官至通官一級。第十二個兒子名王蠩，另外立有傳。