不久，升任都察院佥都御史，巡抚顺天、永清。浑河夏秋季，洪水泛滥成灾，一鹗筑堤导水使之人海。随之又广开沟渠，引水灌溉稻田，百姓生活日益富裕，地方百姓无不感戴他的恩德，每年都焚香祈祷，为其祝福。升副都御使巡抚宣化时，北方少数民族诸部落不服，王一鹗面对严重的边塞局势无所畏惧，以强大军威使敌人为之震慑，另方面则分化和瓦解敌人。诸部落闻风丧胆，纷纷北逃，于是上谷、云中、渔阳诸镇，安静如常，一直未发生战火。皇上嘉奖：赐以金币，升任兵部右侍郎，不久又改为左侍郎，协理京城防卫治安诸军务。

后升任蓟辽总督，蓟、昌二镇离敌人仅有长城之隔，和辽东形同唇齿。一鹗筹画精细并考虑久远，比如把军府有计划地配置，形成相互策应之势；妥善处理招募来的士兵，务求实用；对士卒厚加爱抚，体恤，以安其心；修复废弃的碉堡，加强防范；提高训练军队的质量，壮大军威；招抚降卒，分化叛逆者；开放边关，互通有无。……所提各项策略，皇上都一一采纳。此外，对延安、绥远一带入卫的士兵，叫他们按期轮换，避寒就暖，改近道路，士兵无不感恩戴德，争先恐后为之效命。

北方民族密谋入侵，官兵奋勇抵抗共斩杀首级7百，皇上嘉勉，擢升右都御史，兵部右侍郎，仍总督蓟辽一带防务，不久便升为兵部尚书。在部期间，一革旧的陋习：裁掉所有冗员，抑止冒名顶替歪风，定出严格赏罚制度，这样整顿结果，一扫过去部内颓风。临洮北方部落首领火、扯两人内讧，王一鹗审时度势，选将练兵，严阵以待，无懈可击，最后火酋远逃，扯部回到他原来的驻地，四镇平安无事，王一鹗驰骋南北四十年，积劳成疾，不幸早逝。

王一鹗，少年出仕，驰驱南北四十年，功在国家，名震朝野，宰相徐文贞曾说：“我有四百个门生，但数王一鹗是国家栋梁之才”。王一鹗死后，万历帝十分悲痛，赐重金修建坟墓，规模宏大，牌坊巍峨，并御笔亲撰碑文，追封太子太保。