王沛是许州许昌县人。年轻时勇敢果断，受到节度使上官氵兑的器重，他把女儿嫁给了王沛，任命王沛为牙门将。
他去世后，另一个女婿田翶胁迫他的儿子要求接管他的军队，想杀死监军。王沛知道了他们的计谋，秘密告发了，他们的同伙都被抓获了。德宗赞赏他，立即任命他为行军司马。刘昌裔任节度使，上报他任监察御史，皇帝下诏命他护送上官氵兑的灵柩回京城。皇帝召见时感到惋惜，认为他的功勋突出，嫌刘昌裔请求任命的官小了，对王沛说：“我认为很不够，你回去吧，我将叫他另外奏报。”王沛还没回到许州，被封兼任御史中丞。
李光颜讨伐吴元济时，赞赏他的节操，任命他为行营兵马使，派他率领精兵单独扎营，多次打败敌人建功。当时皇帝下令催促进攻，众将持观望态度，不敢渡过氵殷河扎营。王沛率兵五千名夜晚在合流渡过了氵殷河，占据叛军要地，并筑城据守。这时河阳、宣武、太原、魏博等镇的军队才接着渡河，包围了郾城。
王沛首先筑营垒和叛军对抗，蔡州将领邓怀金就投降了。蔡州平定后，加封他兼任御史大夫。他后来又跟随李光颜平定了淄青。到李光颜镇守..宁时，有诏命派出部分许州军队去守卫，王沛又任都将。他曾援救过盐州，打败了吐蕃，因功升任宁州刺史。后调任陈州刺史。
李宀介反叛时，他以忠武节度副使身份率军讨伐，后升任检校右散骑常侍，兖、海、沂、密节度使。当时刚设节度府，当地人很蛮横，王沛公开宣布法规制度，及时选拔任命官员，军队和地方治理得很好。后调任检校工部尚书、忠武节度使。他大和元年(827)去世，赠官为尚书右仆射。