王炳南于1908年生于陕西省乾县。他的父亲是一名富有的地主，并和军阀杨虎城将军结为拜把兄弟。杨将军把王收为义子，并送他到日本，后来又到德国留学。王在柏林成为一名激进的学生运动积极分子。1936年，他和他的德国妻子安娜回到了中国，他担任杨将军的秘书，同时负责在共产党和陕西军阀之间进行秘密联系。他协助促进了著名“西安事变”的发生。在这一事变中，军阀杨将军和“少帅”张学良一起策划在1936年12月当总司令蒋介石到西安来视察工作时把他扣押起来。日本人已经把张将军的部队从满州赶了出来，并扶植了一个由前中国皇帝溥仪当头头的傀儡政权。溥仪在1912年已宣布放弃对中国的统治。这个对中国实行最后封建统治的清皇朝，在17世纪中叶由入侵的满州武士建立。日本人就利用前皇帝的血缘关系，奉他为叫做“满州国”的满州傀儡政权元首。
　　张少帅在1935年从日本占领的东北撤退到陕西省。那时军阀杨将军已被蒋介石任命为“绥靖公署主任”。在日本人侵占以前，张少帅是统治满洲的军阀。但在陕西，他在反共运动中只能作为剿匪总部的副总司令，扮演一个支援性的角色。他们合谋抓住蒋，强迫他接受战争的主要矛头不再针对共产党而要针对日本人的主张。周恩来和王炳南在谈判释放蒋的过程中担任了调解人的角色。1937年，国共合作的“统一战线”正式宣布成立。
　　王炳南随后去了延安。1938年，毛派王炳南去上海，然后又到重庆八路军办事处工作，在那里他一直呆到1947年。从1945年到1946年的和平谈判期间，他担任中共代表团的秘书。这一和平谈判由美国将军乔治·C·马歇尔安排，目的是为了促使国共和解，建立一个中国的联合政府，以避免内战的发生。
　　从1955年到1964年，他担任了9年中国驻波兰大使。在此期间，他成为中美大使级谈判的中方首席代表。1954年，他和王安娜离了婚。两人以后又都再婚。他们的儿子是一名工程师，仍留在中国。
　　1964年，王成为陈毅手下的外交部副部长。但在文化大革命期间，他遭到整肃。1975年，他恢复了工作，担任中国人民对外友好协会会长。1978年，“迪克西使团”的成员在北京团聚，就是王炳南安排的。