東京都墨田区で中華民国籍（浙江省出身）の父・仕福、日本人（富山県氷見市出身）の母・登美（旧姓：当住）の間に生まれる。実は、5月10日に二卵性双生児の弟として出生したのであるが、戸籍上は5月20日が出生日とされている。これについては諸説あり、取り上げられても泣かないほどの未熟児であったため両親が出生届の提出を遅らせたことからという説と、家業の中華料理ラーメン店「五十番」が多忙のために届けが遅れたという説などがある。なお、双子の姉・廣子（ひろこ）は、1歳3か月で死亡した。その後も貞治は「3つの歳まで立つことすらおぼつかなかった」と本人が述べている。
父の仕福は兄の鉄城を医師に、弟の貞治を電気技師にして、兄弟ともに母国に戻り働いてもらいたいと考えていた。だが区立本所中時代に、のちに指導を受ける荒川博（当時毎日オリオンズ）に野球の素質を見出され、荒川の母校早稲田実業学校高等部に進学することになる。高校受験での第一志望先である都立墨田川に落ちた結果であった。荒川との最初の出会いは、犬の散歩をしていた荒川が、通りがかったグラウンドで王が出ていた少年野球の試合を眺めていたというものである。試合を観ていた荒川は、当時右打ちだった王に対して「なぜ君は左で投げるのに右で打つんだ？」と質問すると、「それは、オヤジから箸と鉛筆と算盤は右でやれと言われているので、バットも右でもたないと親父に文句言われると思って…」と言った。それを聞いて荒川は、「今の野球は左利きの選手に希少価値があるのに、君はわざわざ右で打つなんてもったいない話だ…」と言った。それを聞いた王は次の試合ですぐに左打ちを実践したところ二塁打を打った。王はそれからずっと左で打つようになった。
小学生の頃、当時の横綱・吉葉山から「相撲取りになりなさい」と勧められるほど相撲が強かった。そして本所中学校では陸上部と卓球部に在籍したことがある。野球部にも在籍していたが、グラウンドが使えなかったために休部同然の状態であった。
早稲田実時代は、1年生の時に外野手兼控え投手としてチームの夏の甲子園出場に貢献。2年生の時にはエースとなり、センバツで3試合連続完封により決勝戦へ進出。決勝では4試合連続完封を逃したものの、完投勝利で関東に初めて選抜優勝旗をもたらし人気を集めた。夏の甲子園では2回戦で延長11回を完投しノーヒットノーランを達成（延長戦でのノーヒットノーラン達成は、甲子園では春夏を通じて唯一の記録である）。当時の王はノーワインドアップ投法を用いていた。3年生のセンバツでは30年ぶりとなる2試合連続本塁打を放った。しかし、夏の甲子園には、東京都予選の決勝戦で敗れたため出場できなかった。
なお、国体には、当時の国籍規定のため出場できなかった。
1959年に契約金1500万円、年俸140万円という高卒新人としては破格の条件で読売ジャイアンツに入団。プロ入りの同期には村山実・板東英二・河村保彦・江藤愼一・田中俊幸・張本勲・足立光宏らがいる。球速が遅かったため当時の監督・水原茂に「おまえはピッチャーとして大成しない」と言われ、すぐに一塁手に転向した。王のプロ入りは川上哲治の引退直後であり、後継一塁手のライバルはこれも既に峠を過ぎていた与那嶺要くらいだったことも王に幸いした。与那嶺はキャンプでの王の打撃練習を見て「ボク、（一塁のポジション争いではかなわないので）外野手に戻るよ」と言ったという。
オープン戦で5本塁打を放つなど順調にシーズンを迎え、開幕戦（4月11日）の国鉄スワローズ戦では高卒新人ながら7番一塁で先発出場を果たした。