王卓然在奉天读书时，加入基督教青年会，结识了少年的张学良。“五四”运动时期，王卓然、梅佛光、吴竹村、阎宝航等积极倡导新文化，成为东北地区思想启蒙运动的先驱。

王卓然在一篇文章中回忆读书时期的张学良：

如用近代心理学的智慧测验来测验他，他的智慧系数一定很高，因为了解迅速，记忆坚强，常识异常丰富，是非善恶之心，特别清楚，人生观更非常豁达。但是不拘小节，青年时代很多风流趣事，与浪漫生活，所以未被富贵环境毁坏者，他承认得利于基督教青年会。当时沈阳青年会总干事名普赖德，是个美国朋友教徒，乃一极端和平主义者，诚笃动人。张时方十五六岁，与之交善，受其感化颇深。我与张之认识，即始于青年会的乒乓球台上。他承认吃了聪明的亏，所以他自撰一联以自嘲曰:“两字听人呼不肖，一生误我是聪明”……

1920年，王卓然考入北京高等师范教育研究科，1922年8月赴美留学，1928年7月回国。

回到阔别五年的沈阳，他看到东北的情形已经日趋危险。张作霖被日军炸死，日本政府向张学良索要权利——东北的森林、矿产、铁路皆为对象，说张作霖三次入关问政，都有日本饷械或道德的援助，大帅曾有酬谢许诺，并劝张学良东北独立，不要与国民党合作。张学良回答:“我张学良只是中国的一个守土的官吏，当初我父亲有什么诺言，我不知道，这些关系国权的大事，我没权答应，请向中央政府交涉。至于三民主义与挂旗统一问题，完全是中国的内政，要看民意的向背，我也无法回答。”日本人对张学良的威逼利诱夜以继日，张学良不为所动，一面力抗强权，一面延揽人才，励精图治。

恰在此时，张学良得知王卓然这位“学识优长、操行高洁、办事亦在魄力”的旧友学成归来，马上约见，说出抵抗日本侵逼的决心，要王卓然帮他做事，聘请王卓然为东北大学教授、东北三省保安司长官公署咨议。不久，张学良又聘请王卓然作自己子女的家庭英文教师。从此，王卓然追随张学良左右，成为张学良的亲信和得力助手。

王卓然向张学良倡议发起国际联盟协会，作为反日救亡的阵地，公开发表反日演讲。王卓然还联络14县公民代表，上书省议会，请愿挂旗统一，抵抗侵略，以此为张学良的声援。

张学良在易帜前，杀掉了杨宇霆和常荫槐。王卓然回忆，12月里一个冬天的早晨，王卓然按照排定的功课表到“大帅府”教书，刚一进院，见像戒严的样子，情形紧张。入里边，才知道昨晚发生了一幕惊人的事变……张学良兴奋过度，一夜未眠，听我来了，立刻请我谈话，问对于杀死杨、常二人有何意见。我当时答:这不是法律问题，因为论法律，这未经合法审讯即加以处决是违法的。这实质是个政治问题，论政治，就要看你以后的作风如何，要把通电上持的杨、常的罪状，一反其道而为之。特别是这个兵工厂虚耗民财民力，在日本驻屯军的炮火射程之内，只能供内战，不能供国防。今既以这个兵工厂为杨、常应死的罪证，那么最好把兵工厂不可改造部分移到辽西，缩小规模，做成一国防性的修械厂。把现有的兵工厂改为制造农具与装修汽车的厂子。张立时接受了我的建议……

1928年12月29日，张学良宣布“东北易帜”，完成了中国的统一。