1902年(光緒28年),王永泉赴日本留學,先後入成城學校、陸軍士官學校第4期工兵科。畢業歸國後,任陸軍第八鎮工兵營管帶。中華民國成立後,歷任北京政府陸軍部工兵技正、湖南都督署參謀長。1917年(民國6年),任奉天陸軍司令部副官長兼補充旅旅長。1918年(民國7年),任第24溷成旅旅長,移駐福建省。
1922年(民國11年)10月,王永泉同皖系的徐樹錚在福建成立建國軍政制置府,王永泉自稱福建總撫兼省長。此後王永泉、徐樹錚統治福建省,直到制置府廢止。1923年(民國12年)3月,直系的孫傳芳任福建督理,王永泉改任福建軍務幫辦。1923年4月,兼任建安護軍使。5月,建安護軍使被撤銷,改任興泉護軍使。1923年被北京政府授予溥威將軍稱號。1924年(民國13年)3月,在同孫傳芳的權力鬥爭中敗北,王永泉被迫下野。
1937年(民國26年)12月,中華民國臨時政府成立,王永泉參加,任治安部次長,輔佐部長齊燮元。1940年(民國29年)3月,臨時政府同汪精衛政權合流後,王永泉從政界、軍界退出。1942年(民國31年),王永泉在北京特別市病逝。享年63歲。