1925年8月，考入清华大学。1929年6月毕业于清华大学物理系，留校任助教，在吴有训教授指导下完成论文《清华园周围氡气的强度及每天的变化》，这是中国第一篇有关大气放射性的实验研究论文。
1931年，王淦昌在德国就读研究生期间，提出可能发现中子的试验设想，1932年英国科学家查德威克按此思路进行试验发现了中子并获得诺贝尔奖。
1941年，王淦昌在《关于探测中微子的一个建议》的论文中提出，通过轻原子核俘获K壳层电子释放中微子时产生的反冲中微子的创造性实验方法。
1956年9月，王淦昌作为中国的代表，到苏联杜布纳联合原子核研究所任研究员，从事基本粒子研究，并被选为副所长。
1982年，王淦昌因发现反西格马负超子和研制、试验核武器方面的工作，荣获两项国家自然科学奖一等奖。
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