后梁开平四年(910年），朱温派兵进攻镇州，赵王王镕向李存勖求救，此时，王处直也派人到了晋国，表示愿意绝梁与晋结盟。李存勖派兵救援王镕，王处直也率精兵五千出征，大败梁军于柏乡。
其后的十数年中，李存勖北上攻灭桀燕，南下进取魏博，与后梁大战于黄河之上，王处直都率兵相助。
王处直虽然归附于李存勖，但实际上仍保持着半独立状态，是北方一个重要割据者，**于义武镇。
义武军统有易、定、祁三州，治于定州，北平国东北与桀燕比邻，南与赵国、后梁相接，西部则是逐渐强盛的晋国，地理环境极其重要，王处直因此称雄北平长达22年之久。
王处直好巫术，手下有个人叫李应之的道士，王处直得了病，李应之就在一边跳大神做法，给他医治，说来也巧，王处直的病恰好就在这时好了，于是他便认为李应之是个神人，从此对他很是宠信，还让他穿着道士的衣服做了行营司马，军政大小事情都让他决断。
李应之原来在陉邑收养了一个小孩，本名叫刘云郎，因为王处直一直没有儿子，李应之便把刘云郎过继给了王处直，说这个孩子生有异样，将来是个做大事的主儿。
老婆都能要二手的，何况是儿子，既然神人都这么说了，王处直便毫不怀疑地收其为养子，并改名为王都。
于是，李应之就更加骄横了。他征集壮丁，另立新军。治于博陵坊，坊内四面开门。用的都是旁门左道。
这倒跟丽江城很相似，传说丽江以前的主人叫木王爷，因为一旦修了城墙，木就成了困了，所以丽江一直没有修建城墙。
后来丽江古城开始收取臭名昭著的古城维护费，但由于没有城墙，所以，这一政策也就形同虚设了，无数游客还是可以大摇大摆的进城扫荡。我好像扯的又有点远了。
王处直手下将领都知道这是一个祸患，但因为他是王处直身边的大红人，也只是敢怒而不敢言。
当幽州军借道定州到京师的时候，王处直派甲士埋伏在城外，以防不测，幽州军走后，甲士们进城包围了李应之的府第，擒杀了李应之，随后觐见王处直。请求杀了王都，王处直没有同意。
第二天，在论功行赏的时候，王处直暗暗记下了甲士的姓名。随后他用实际行动诠释了君子报仇十年不晚这句话的真正内涵，之后的二十年中，自队长以上的将领。都被他以各种罪名杀害，无一幸免。
921年。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，定之蔽也，文礼虽有罪，然镇亡定不独存。”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，并说：“文礼负我，师不可止。”
王处直有个儿子王郁，在王郜逃亡晋国的时候，也跟着逃到了晋国，李存勖曾把女儿嫁给了他，并封他为新州防御使。