王处直，京兆万年人，唐朝兴元节度使王宗之子，唐朝至五代时期大臣、将领。早年历任易、祁二州刺史，后出任义武军后院中军都知兵马使。不敌朱温部将张存敬的进攻，投降朱温，驱逐侄子王郜，继任义武军节度使，累封太原王，朱温称帝建梁后，受封北平郡王。归降晋王李存勖，保持半独立的状态，成为北方重要的割据势力。养子王都发动兵变，王处直被囚禁而死。
王处直，祖辈都是长安的富豪，其父名为王寮，善于经商，很是富贵，并且出任唐朝的神策军吏、左金吾大将军、左街使，遥领兴元节度使；王处直之堂兄王处存，平定黄巢起义中建立功勋，被任命为义武军节度使。从此，王氏开始世袭统治定州，而王处直亦出任王处存辖下的易州、祁州刺史。
王处存去世，王处存之子王郜，继任义武军节度使，王处直为后院中军都知兵马使。朱温派大将张存敬进攻定州，王处直请求凭借坚固的城墙为依靠，以逸待劳，进击朱温。孔目官梁汶说：“当年幽州、镇州三十万大军来攻，当时我军人马不满五千，一战败之。今张存敬的兵马不过三万，我军已经十倍于往昔，为什么要向张存敬示弱，想要依靠城池来坚守呢！”王郜派王处直在沙河抵抗张存敬，结果大败于张存敬，死者过半，随即部队发生哗变，众将领推举王处直为留后，率兵回定州驱逐节度使王郜，王郜逃归晋王李克用，王处直成为义武节度使。
张存敬大军进围定州，朱温亲至定州城下，王处直登城向朱温说：“我们对朝廷尽忠侍奉，也未尝侵犯您的领土，为什么要来攻我？”朱温回答：“你为什么要依附于河东的李克用呢？”王处直回答说：“我的兄长王处存与晋王李克用，同时为朝廷平定叛乱，立下功勋，分封的区域接近，而且以互相结为姻亲，所以相互之间修好往来是常理，我可以改为臣服于你。”朱温听了之后同意了，王处直出绢十万匹犒劳朱温。
朱温上表唐帝，封王处直为义武军节度使，累封太原郡王。朱温取代唐朝建立后梁，朱温封王处直为北平王。
后梁派兵进攻镇州的赵王王镕，王镕向晋王李存勖求救，担心自己被后梁兼并的王处直，派人到晋国，表示愿意背弃后梁，与晋结盟。晋王李存勖派兵救援王镕，王处直率五千精兵出征，大败梁军于柏乡，其后的十数年中，晋王李存勖北上攻灭桀燕，南下进取魏博，与后梁大战于黄河，王处直都率兵相助。
虽然归附于晋王李存勖，但却保持着半独立的状态，是北方一个重要割据者，专制于义武镇。义武军统有易、定、祁三州，治于定州，王处直被封北平王后，北平国实质上已经建立，北平国东北与桀燕比邻，南与赵国和后梁相接，西部则是逐渐强盛的晋国，地理环境极其重要。王处直称雄北平竟长达二十二年之久。
王处直，好于巫术，手下有个人叫李应之，是个道士，王处直得了病，李应之用旁门左道给王处直医治，结果王处直的病碰巧在这时好了，王处直便以为李应之是神人，很是宠信他，还让他穿着道士的衣服，封他为行营司马，军政大小事情都让他给决断。李应之原在陉邑收养了一个小孩，本来叫刘云郎，李应之收他做了养子，后来因为王处直还没有儿子，便把刘云郎给了王处直，说这个孩子生有异样，王处直收其为养子，改名为王都，因而更加宠信李应之了。李应之就更加骄横，征集壮丁，另立新军，王处直的手下将领都知道这是一个祸患，但是还是没有人敢进谏直言。
幽州李匡筹借道中山到京师的时候，王处直派甲士埋伏在城外，以防不测。李匡筹的军队走后，甲士们进城包围了李应之的府第，擒杀了李应之，随后进见王处直，请求杀了王都，王处直不同意。第二天，在论功行赏的时候，王处直暗地里记下了甲士的姓名，在其后二十多年里，自队长以上的将领都被王处直以各种罪名杀死，无一人幸免。
赵王王镕被其养子张文礼弑杀，李存勖派兵讨伐张文礼，王处直与将领们商议说：“镇州是定州的屏蔽，张文礼虽然有罪，但镇州被吞并，定州就不能独自生存了。”于是，派人请求李存勖不要发兵，李存勖把张文礼写给后梁的蜡书给王处直看，说：“张文礼背叛了我，不可退兵！”
王处直有个儿子王郁，在王郜逃亡晋国的时候，也逃到了晋国，晋王把女儿嫁给了他，被封为新州防御使。王处直听说晋王李存勖决意要讨伐张文礼，心里很惶恐，就与王郁谋划，让王郁引契丹进军入塞，来牵制晋兵，并许诺让王郁成为他的继承人，王都听说后，很不高兴。王郁引来契丹军后，定州的民众都非常怨恨，王都手下的一个小吏和昭训劝王都举事，于是王都发动兵变，将王处直软禁在西宅。王都自称义武军留后，大肆杀戮王氏子孙和王处直的手下将领。
王处直去世，享年六十一岁，定州城最终被后唐攻破，王都和家属全都自焚而死，而王处直所创建的北平政权也随之灭亡。