王炎是王綯之子。以父蔭入仕。宋高宗紹興年間，擔任蘄水令、司農寺丞。紹興二十六年（1156年）被侍御史湯鵬舉劾，罷職，並降二官。紹興二十九年（1159年），通判湖州。紹興末年，被汪澈推薦，再為司農寺丞。宋孝宗乾道二年（1166年）為兩浙路計度轉運副使。乾道三年（1167年），轉任直敷文閣，知臨安府（治今浙江省杭州市），除知荊南（治今湖北省荊州市），訓練義勇民兵以加強戰備。乾道四年（1168年）二月，賜同進士出身，試兵部侍郎，簽書樞密院事。轉任端明殿學士。乾道五年（1169年）權參知政事兼同知國用事、同知樞密院事，以執政為四川宣撫使。乾道九年（1173年），罷樞密使。以觀文殿大學士提舉臨安府洞霄宮。淳熙二年（1175年），知隆興府（今江西省南昌市）。五月，湖北茶農起事，宋孝宗命王炎節制，因事貶官為資政殿大學士，到袁州（今江西省宜春市）居住。陸游曾入其幕府。今存詞《菩薩蠻·江幹》等二首。