王忠嗣兼任河东节度采访使，从朔方到云中，边境线长达数千里，在要害地段开拓旧城，有的地方则自己制定规则，开拓边域各数百里。自从张仁亶守边四十多年之后，王忠嗣继承了他的功业，北塞的胡人又停止了战事。皇甫惟明由于在河、陇战败，王忠嗣由此担任西平郡太守、判武威郡事，担任河西、陇右节度使，又暂替朔方、河东节度使事。王忠嗣佩带四种将印，控制万里，劲兵重镇，都归其掌握，自唐朝建国以来，还未曾有过这种事。不久授予鸿胪卿，其余官职如故，又加授金紫光禄大夫，授其一个儿子五品官职，后来频频在青海、积石作战，都大获全胜，不久又在墨离讨伐吐谷浑，占领其全国后凯旋。

当初，王忠嗣在河东、朔方很长时间，对边疆的情况非常熟悉，很得士卒人心。到了河、陇，对当地风俗人情非常不习惯，又以功名富贵自傲，威望比往日降低，坚持让位朔方、河东节度使职务，唐玄宗同意了。

唐玄宗正在考虑攻占石堡城，下诏令征询攻战的方法，王忠嗣上奏说：“石堡城地势险要，吐蕃全力守卫它。如果以疲惫之师攻其坚固的城池，必将被敌杀死数万人，之后战事才能完成。我想所得的不如所失的，请休兵秣马，观察势态发展再夺取它，这是上策。”唐玄宗由此不高兴，李林甫特别忌妒忠嗣，每天都在寻察他的过失。

董延光献计请求攻占石堡城，唐玄宗下诏命令王忠嗣分兵接应他，王忠嗣勉强服从，董延光不高兴。河西兵马使李光弼告危，跑进来相告，等他来时，王忠嗣问：“李将军有什么事吗？”李光弼上前说：“请商议军情。”王忠嗣说：“为什么？”光弼回答：“大夫以士卒为己心，有拒绝董延光的怒色，虽然接受了诏令，实际上是耽误他的谋略。为什么？大夫以数万兵出战，却不悬以重赏，这怎么能鼓起三军的勇气？大夫财帛装满库房，何必可惜以万段的奖赏来堵住谗言之口呢？这次战斗若不能取胜，将归罪于大夫啊。”

王忠嗣说：“李将军，我的决计已定。平生的初愿，难道是追求显贵吗？如今力争一城，得到了它也未能遏制敌人，没有得到它也对国家无害，忠嗣怎么能以数万人的生命去换取一个官职呢？如果陛下责备我，不就是失去一个金吾羽林将军，回朝做侍卫吗！其次，难道失去一个在黔中的辅佐人吗？这些我也心甘情愿了。即使这样，你还是关心我的。”李光弼谢道：“我担心连累大夫，因而向你提出忠告。大夫能遵循古人之事，不是我能达到的。”于是恭敬退出。等到董延光逾期未攻下城堡，却上奏说是王忠嗣延缓出兵，因此导致战事无功。李林甫又命令济阳别驾魏林诬告王忠嗣，声称自己过去在担任朔州刺史，王忠嗣任河东节度使时，王忠嗣曾经说：“早年与忠王在宫中一起生活，我愿意尊奉太子。”

唐玄宗大怒，召见王忠嗣入朝，命令三司详细审讯，几乎被陷害致死，适逢哥舒翰代替忠嗣为陇右节度，承蒙唐玄宗宠爱，因而上奏说王忠嗣为冤枉，辞语非常恳切，请求以自己的官职来替忠嗣赎罪，唐玄宗怒气才稍稍消释，不过仍将王忠嗣被贬为汉阳太守，后来王忠嗣暴死，终年四十五岁，追赠其为兵部尚书、太子太师。