1501年4月3日，出生于徽州歙县雄村拓林。本姓可能为王，名锃，绰号“直”。日本侧和民间史料称之为“王直”，有学者认为他在海上违法贸易时冒用母姓“汪”而在自称为“汪直”。（汪直的义子王滶与王一枝、侄子王汝贤皆姓王而非明史中的汪）

嘉靖十九年（1540年），汪直和同乡徐惟学在与福建漳州人叶宗满、谢和、方武一同赴广东进行海外贸易。同年抵达日本的五岛群岛中的福江岛，受到大名宇久盛定的欢迎。当时五岛群岛的名称为“值贺岛”，他在海上看到五个山峰，故自号“五峰”，日本人也受到他的影响，将值贺岛的名称改成五岛。

嘉靖二十一年（1542年），汪直受到宇久盛定的引荐，并接受日本战国大名松浦隆信的邀约，以九州外海属于肥前国的平户岛（属今长崎县）并以日本肥前国（多数明朝史料误记萨摩国）的松浦津为基地，从事海上贸易。松浦氏为其盖造住宅，此后便长期居住于此。

1543年（一说1542年），汪直的船只载着三名葡萄牙海商前往双屿岛贸易，但是遭遇风浪而偏离航向，抵达日本的种子岛（今属鹿儿岛县），汪直自称“儒生五峰”，作为翻译与当地的武士进行笔谈。种子岛当地大名的儿子种子岛时尧对于葡萄牙人所持的火绳枪十分感兴趣，购入并且让手下工匠进行仿製。这便是日本铁炮的由来。

1545年，汪直加入徽州府歙县同乡的许栋集团，担任掌柜，召“诱佛郎机夷，往来浙海，泊双屿港，私通贸易。”

嘉靖二十七年（1548年），双屿港的走私商和海盗被明朝总督朱纨率领军队剿灭，后李光头等人在福建被擒杀，许栋逃到广东后不再返回浙江沿海（一说在广东为明军所擒，《日本一鑒》则记载是后来在台湾盗伐木材而被高山族人杀死）。汪直便自立为船主，以金塘岛马迹山为据点，收拢海商、海盗残部。

嘉靖三十年（1551年），汪直与官军配合，消灭了海盗卢七、沈九，吞併了在浙江活动的福建海盗首领陈思盼。

嘉靖三十一年（1552年），汪直移巢烈港，在官府的默许下，汪直得到了一段时间的贸易自由，同时和官府中人交游甚密，逐渐确立了自己“海上霸主”地位，并试图在舟山沥港重建双屿港的繁华。汪直部下分为几大船团，代表性的船团长有浙江人毛海峰、徐元亮，安徽人徐惟学、福建人叶宗满。汪直的部下甚至可以堂堂正正的在苏州、杭州等地的大街上与百姓进行买卖，百姓则争相把子女送到汪直的船队中。

但是福建的萧显、邓文俊、林碧川、沈门，广东的何亚八等，以及一部分汪直的部下，如徐海，引导倭寇袭击中国内地。徐海的海盗行为，遭到汪直严厉呵斥。徐海企图暗杀汪直而被发现，在徐海的叔叔徐惟学的劝说下，两方暂时握手言和，但是徐惟学因此事件最终还是和汪直分道扬镳，率领徐海和一部分部下离开。5月，汪直受明海道副使李文进邀请，和明军把总张四维击破一股倭寇，俘获倭寇海船两艘，然后就带领人马在定海主持开市。7月，因为汪直无法剿灭海盗，又无法约束自己的部下，同时汪直被认为主使和策划了这些“入寇”事件。闰三月，总督王忬派遣总兵俞大猷率官军偷袭沥港围歼汪直，汪直败走日本，此后汪直长期以松浦为据点，以宋为号，自称徽王。汪直通过松浦家和丰后的大名大友宗麟取得联繫，受到后者的厚待。

嘉靖三十三年（1554年）4月，胡宗宪受命出任浙江巡按监察御史，官至兵部左侍郎兼都察院左佥都御史，总督南直隶、浙、福等处军务，负责东南沿海的抗倭重任。为招降汪直，胡宗宪将汪直的老母妻儿放出监狱，优裕供养，后遗使蒋州和陈可愿至日本与汪直养子王滶（毛海峰）交涉，遂见汪直，晓以理，动以情。汪直表示愿意听从命令。汪直将蒋洲留在日本，为表示诚意，命毛海峰、叶宗满护送陈可愿回国面见胡宗宪，具体商量招抚和通商互市事谊。胡宗宪厚抚毛海峰、叶宗满，使汪直消除了疑虑。

嘉靖三十六年（1557年），蒋洲在汪直的帮助下，和日本山口、丰后二国的国主源义长（即大内义长）、源义镇（即大友宗麟）都达成了协定，日本归还被掠人口，并备方物入贡。胡宗宪以此事上奏朝廷，得到了支持，圣旨诏胡宗宪厚赉其使，使之还。十月，汪直终于率领部分人马和贸易船队，前往浙江，日本政府则派出的使者善妙等人，以及蒋洲一同从五岛出发，一起搭乘汪直船队前来通贡互市，最后到达浙江岑港。但是途中遭遇颱风，蒋洲的船只先行到达，遭到官方的怀疑，因此蒋洲遭到逮捕。

稍候到达的汪直等船队得知这一讯息后在舟山停滞不前，被明军水师团团包围，在胡宗宪慰劝下，汪直亲自来到定海关，向其投降。

但是由于行动过于招摇，他在杭州西湖游玩期间。嘉靖三十七年（1558年）2月5日，而在杭州被巡按御史王本固诱捕，明廷命令攻击舟山的毛海峰、大友家朝贡船队，毛海峰据山而守，明军屡攻不克。毛海峰和大友船队趁机打破包围，扬帆而去。此后毛海峰和谢和（谢老）等率领汪直的旧部多次进犯福建沿海。此外，汪直的一部分旧部也投靠吴平、张琏等福建一带的海贼，倭患反而更加严重了。

嘉靖三十八年（1559年）12月25日，汪直被斩首于浙江省杭州府宫港口。

大奸若汪直、徐海、陈东、麻叶辈素窟其中，以内地不得逞，悉逸海岛为主谋。倭听指挥，诱之入寇。（《明史日本传》）

王（汪）直向居海岛未尝亲身入犯，招之使来，量与一职，使之尽除海寇以自效。（徐光启）

明人朱九德在《倭变事略》里对汪直评价曰：“王直始以射利之心，违明禁而下海，继忘中华之义，入番国以为奸。勾引倭寇，比年攻劫，海宇震动，东南绎骚。上有乾乎国策，下遗毒于生灵。恶贯滔天，神人共怒。（朱九德《倭变事略》）

（汪直）多智略，善施与，以故人宗信之。（万表《海寇议后》）

（汪直）少时落魄，有任侠气，及壮多智略，善施与，以故人宗之。乡中有徭役讼事，常为主办。（王世贞《倭志》）

日本长崎县平户市松浦史料博物馆外竖立着一座不足一米高的汪直铜像。

2000年，日本长崎县福江市的12名日本人在汪直原籍安徽省黄山市歙县捐资修建了汪直墓，之后遭到两名大学教师砸毁，这一事件引起了网路和舆论对王直的功过是非的激烈争论。