1908年10月12日生於湖北省黃安(今紅安)縣桃花區朱家壠村一個貧苦農民家庭。少年時曾給地主打過短工，並偷偷學會寫字、背誦三字經。1924年離家到武漢，在直係軍閥吳佩孚部隊當兵。
1927年8月加入中國共產黨。1927年11月參加黃麻起義，率先登上黃安西北城牆的雲梯。
1928年在中國工農紅軍第11軍31師當班長，參加建立鄂豫邊蘇區的鬥爭。
1930年4月任紅1軍1師3團排長、連長，參加楊家寨、楊平口、花園、四姑墩、新洲等戰鬥和鄂豫皖蘇區第一次反"圍剿"。
1931年1月紅1軍和紅15軍合編組成紅4軍後，任第10師營長，參加雙橋鎮戰鬥和鄂豫皖蘇區第二次反"圍剿"。
1931年11月紅四方面軍成立後，任第10師28團副團長，參加黃安、商潢、蘇家埠、潢光等戰役和鄂豫皖蘇區第四次反"圍剿"。
1932年10月隨紅四方面軍主力轉移，1932年12月任第10師30團政治委員，參加建立以通江、南江、巴中地區為中心的川陝蘇區。
1933年任紅30軍88師政治委員，率部參加儀南、營渠和宣達戰役。川陝蘇區反"六路圍攻"初期，在88師師長汪烈山犧牲的情況下，獨自率全師作戰，給敵人以重創。
1934年任紅四軍政委。參加了舉世聞名的長征。
1935年，率部參加廣昭戰役、嘉陵江戰役。
1935年冬入紅四方面軍隨營學校，任高階幹部隊副隊長。
1936年到陝北後，入抗日紅軍大學(後為抗日軍政大學)學習。
1938年5月任八路軍津浦支隊指揮，率部先後在魯北慶雲、寧津等地殲滅偽軍1800餘人，並收復寧津縣，打開了冀魯邊的抗戰局面。1939年6月，任八路軍山東縱隊副指揮兼第一旅旅長。
1942年8月起任山東軍區副司令員兼參謀長。1943年3月任魯中軍區司令員。1943年11月5日，日本侵略軍兩萬人分路合擊山東軍區一一五師領導機關，王建安指揮1個營與之激戰終日，後帶領全部機關人員連夜巧妙突出合擊圈。由於指揮得當，八路軍一槍未放，無一傷亡，一夜之間就突破敵人3道封鎖線，跳出了敵人的包圍圈，到達預定地點。
1944年，率部討伐汪偽第三方面軍吳化文部，克據點50餘處，殲7000餘人。旋克沂水縣城，殲日偽軍1000餘人，首獲攻堅勝利，使魯中、濱海兩個根據地連成一片。
1945年，率部連續進攻偽厲文禮部、張步雲部，共殲12300餘人，解放4200平方公里地區。
1947年，王建安參加指揮魯南戰役獲勝，戰後任華東野戰軍第八縱隊司令員兼政委、東線兵團副司令員，率部轉戰華東，參與組織指揮了魯南、萊蕪、孟良崮、開封、睢杞、濟南、淮海、渡江等戰役。萊蕪一戰，率部與九縱隊殲國民黨軍七十七師，斃其師長田君健，旋即受命指揮3個縱隊與兄弟部隊圍殲李仙洲部兩個軍，獲解放戰爭以來空前大捷。1947年5月，參加孟良崮戰役，率部突擊青駝寺，斷國民黨軍七十四師與八十三師之聯絡，並攻佔萬泉山，破敵突圍希望，繼而從東面主攻孟良崮，與兄弟部隊共殲七十四師3萬餘眾。1947年8月，任山東兵團副司令員，執行外線作戰任務。為掩護劉鄧大軍南下，率部沿三河寨、萬福集方向進擊，與兄弟部隊殲滅國民黨軍五十七師於沙上集地區。
1948年3月至7月，王建安參與指揮洛陽戰役、豫東戰役。淮海戰役中，王建安受命指揮5個縱隊殲黃百韜兵團於碾莊圩，繼而與譚震林指揮8個縱隊圍殲杜聿明集團於青龍集、陳官莊地區。淮海戰役後任第三野戰軍第七兵團司令員。
1949年4月，王建安率部參加渡江戰役，率先登上南岸，迅猛向縱深插入，與兄弟部隊圍殲國民黨軍隊5個軍10萬餘人於廣德和長興地區。1947年5月，王建安率部攻佔浙江省會杭州，解放了杭州、寧波、溫州等浙江廣大地區。
解放後，王建安任第八兵團司令員兼政治委員。
1952年，王建安任中國人民志願軍第九兵團司令員兼政委赴朝作戰，率部駐防朝鮮東線，後換防中線。
1953年夏，率部發起夏季攻勢，攻佔許多戰略支撐點，粉碎美軍破壞停戰談判的陰謀。1953年10月，獲朝鮮民主主義人民共和國一級國旗勳章。
1954年，王建安因病回國，後歷任瀋陽軍區副司令員、濟南軍區副司令員、福州軍區副司令員，中央軍委委員、顧問等職。
1956年1月被授予上將軍銜，獲一級八一勳章、一級獨立自由勳章和一級解放勳章。
