Năm 826, Tiết độ sứ Hoành Hải[13] Lý Toàn Lược hoăng, con là Lý Đồng Tiệp lên thay nhưng không được nhà Đường công nhận. Sau khi Đường Văn Tông lên ngôi, Đồng Tiệp sai hai em là Đồng Chí, Đồng Tốn đến xin nhận mệnh lệnh của nhà Đường, mong được Văn Tông công nhận. Triều đình không theo mà cử Ô Trọng Dận đến trấn nhậm Hoành Hải, dời Đồng Tiệp đến Duyện Hải[14]. Lý Đồng Tiệp lấy cớ tướng sĩ bức ép mà kháng lại triều mệnh, tự chiếm cứ đất Thương. Triều đình bèn quyết định thảo phạt Đồng Tiệp, có chiếu tước bỏ quan chức và cử các tiết độ sứ các vùng xung quanh là Ô Trọng Dận, Vương Trí Hưng, Sử Hiến Thành, Khang Chí Mục, Lý Thính, Trương Bá... thảo phạt Lý Đồng Tiệp, nhưng không giành thắng lợi ngay được. Vương Đình Thấu cùng Tiết độ sứ Lư Long Lý Tái Nghĩa (đoạt ngôi Chu Khắc Dung) quyết định giúp quân cho Lý Đồng Tiệp, hỗ trợ binh lính và lương thực. Năm 828, có chiếu tước quan tước của Vương Đình Thấu. Đình Thấu bèn dụ dỗ, mua chuộc tướng Ngụy Bác là Chí Trị phản lại Sử Hiến Thành và bao vây Ngụy châu[15]. Triều đình sai Lý Thính ở Nghĩa Vũ đến cứu Ngụy, Chí Trị chạy trốn sang Triệu. Tháng 6 năm 829, Lý Đồng Tiệp bị triều đình đánh bại, giết chết. Sau đó ở Ngụy Bác lại sinh biến động, Sử Hiến Thành bị tướng dưới quyền Hà Tiến Thao sát hại. Triều đình cuối cùng cũng phải công nhận Hà Tiến Thao. Tháng 8 ÂL, Vương Đình Thấu sai sứ đến chỗ Tiết độ sứ Hà Đông Lý Thừa xin thỉnh tội và báo việc Chí Trị đã tự tử, trả lại Cảnh châu mà ông đã chiếm trong chiến dịch này. Năm 829, nhà Đường quyết định xá tội cho Vương Đình Thấu và phục nguyên chức[15].

Sau đó ông được phong làm Thái tử thái phó, Thái Nguyên quận khai quốc công, thực phong 2000 hộ. Tháng 11 ÂL năm 834, ông qua đời, được truy tặng Thái úy, về sau là Thái sư. Quân trung ủng hộ trưởng tử Vương Nguyên Quỳ lên kế tục, giữ chức Tiết độ sứ Thành Đức.

Cựu Đường thư có lời nhận xét về Vương Đình Thấu như sau

Trấn Ký từ Bảo Thần đến đây; tuy là Duy Nhạc, Thừa Tông nối nhau làm loạn, nhưng vẫn phải thân cận với xung quanh sợ pháp luật, tìm cách để được thứ tội. Còn nói tới hung hiểm độc đoán, vô quân bất nhân, không ai được như Đình Thấu[3].