王元逵为回纥阿布思人,其父王廷凑任成德节度使。王元逵早年担任成德军辖下的镇州右司马,兼成德军都知兵马使。
太和八年(834年),王庭凑去世,三军拥立王元逵继位,并向朝廷请命。唐文宗于是起复王元逵为检校工部尚书、镇州大都督府长史、成德节度使,累官检校左仆射。王元逵素来忠诚恭顺,继任后,一改其父骄横跋扈的作风,奉行书诏,对朝廷十分恭敬,贡赋不绝,受到文宗的嘉许。
开成二年(837年),文宗下诏以绛王李悟之女寿安公主嫁王元逵,加他为驸马都尉。李商隐对此不满,以《寿安公主出降》为题作诗讥讽。王元逵派姑姑段氏入朝进献聘礼。段氏献上“食二千盘,并御衣战马、公主妆奁及私白身女口”等,朝野都以此为荣。
会昌三年(843年),昭义节度使刘从谏去世,其侄刘稹未经朝廷准许,擅领军政。王元逵奉诏为昭义北面招讨使,协同河东节度使刘沔、河阳节度使王茂元等攻讨刘稹,史称“唐平刘稹泽潞之战”。王元逵得诏后,即日出兵赵州,与魏博节度使何弘敬进攻山东三州。后攻宣务栅(在今河北隆尧西北),并在尧山(今河北完县西北)击败刘稹。次年,刘稹被杀,叛乱平息。
此后,王元逵累官至检校司徒、同中书门下平章事。又以击破刘稹之功,加兼太子太师,封太原郡开国公,食邑二千户,实封食邑二百户。后又加官太傅。
大中八年(854年)十二月,王元逵去世,享年四十三岁。朝廷册赠太师,赐谥号为“忠”。