回到成都后，王平受赏被表彰，升任后典军、安汉将军，协助第二任汉中都督--刘备的舅哥车骑将军吴懿，守备汉中，王平担任汉中太守。237年，吴懿病逝，王平接替吴懿，成为第三任汉中都督，进爵为安汉侯，后被大将军蒋琬擢升为前护军。
蒋琬曾想跟姜维北伐，二路大军并进，但没想到蒋琬大军进驻涪县时，蒋琬患病，并于246年病重辞世。王平被朝廷任命为前监军，并以镇北大将军的身份，统御汉中。
第二年，大司马曹真的儿子曹爽，为了建立军功，率领十万大军，借道骆谷，主动出兵伐蜀。汉中所部蜀军人数不足三万，很多人希望主帅王平，能够放弃阳平关，退守汉中。王平力排众议，凭险据守，蒋琬生前在涪城的驻军，和从成都由大将军费祎率领的援军，不久抵达前线，王平在众人的帮助下，合力击败了曹爽。
王平虽然没文化不会写字，但是王平经常请人为其诵读《史记》、《汉书》，王平了解其中含义。王平自幼长于军旅之中，不苟言笑，非常严肃，即便在家中休息，也保持正襟危坐的样子。王平性格谨慎，在防御战中，无论敌我力量多么悬殊，都能取得胜利。但王平进取心和胆量不足，很少乘胜追击敌人，难以取得重大战果。
