中國物理學傢。生於江蘇常熟，卒於北京。1929年畢業於清華大學，受教於葉企孫、吳有訓。1929～1930年任清華大學助教。1930年赴德國，入柏林大學，在L.邁特納指導下從事β衰變能譜研究，1934年獲博士學位。1934～1936年任山東大學物理學系教授。1936～1950年任浙江大學物理學系教授、系主任。1950～1956年任中國科學院近代物理研究所研究員，1952年後兼任副所長。1956～1960年任蘇聯杜佈納聯合核子研究所研究員，1958年後兼任副所所長。1961～1978年任第二機械工業部（核工業部）研究院副院長，1978～1982年任副部長，兼任原子能研究所所長和研究員，1982年任科學技術委員會副主任、原子能研究所名譽所長和研究員。1955年當選為中國科學院學部委員（院士）。曾任中華人民共和國科學技術協會副主席、中國物理學會副理事長、中國核學會理事長。
王淦昌的貢獻主要在實驗物理學方面，在理論物理學方面也有很深的造詣。早年致力於粒子物理學的探索。1930年到柏林不久，聽到W.博特報告用α粒子轟擊鈹核發現一種高能射線，他即提出用雲室來研究這種射線的性能。這一設想由於未取得導師支持而未能實現，可是一年多後，J.查德威克就是通過這樣的實驗而發現瞭中子。抗日戰爭爆發，他隨浙江大學西遷到貴州遵義和湄潭。在極端困難的條件下，堅持教學和研究，1941年提出通過輕原子核（如7Be）俘獲K殼層電子釋放中微子時所產生的反沖探測中微子。在這類過程中，所產生的原子核（如7Li）的反沖能量和動量將僅僅同發射的中微子有關。他把自己的設想寫成《探測中微子的建議》一文發表於1942年1月出版的美國《物理評論》。這一年美國物理學傢J.S.阿倫據此進行瞭7Be的K俘獲實驗，證實瞭他的預言。直到1953年利用原子反應堆產生強反中微子束直接探測到自由反中微子以前，這是關於中微子存在的最有力的證據，被認為是1942年世界物理學的重要成就之一。
王淦昌在粒子物理學方面另一重要成就是發現反西格馬負超子（見奇異粒子）。這是他所領導的一個小組於1959年底在蘇聯杜佈納聯合核子研究所利用10吉電子伏的質子同步穩相加速器和他們自己制造的24升丙烷氣泡室，從4萬張照片中找到的。這是在高能π介子核反應中第一次觀察到有反粒子產生、衰變和衰變產物湮沒等完整圖像。超子的反粒子的重大發現，進一步證實瞭任何粒子都存在反粒子的理論預言，這一發現是在這個加速器上所取得的最重要的成果。1982年獲得國傢自然科學獎一等獎。這是中國物理學傢第一個在國內所獲得的最高獎。
1960年王淦昌回國以後，參加原子彈的研制並參與領導工作。這是為瞭打破大國核壟斷的一項重大工程。王淦昌當時與一批優秀物理學傢以及其他人員，在西北高原和荒漠上的實驗室和試驗場中同甘共苦，經過4年的艱辛工作，終於在1964年10月16日成功地爆炸瞭中國第一顆原子彈，並繼續努力於1967年6月17日爆炸瞭第一顆氫彈。王淦昌作出瞭這樣重大的貢獻，可並未因此而幸免於十年動亂中的災難，1968年以後他受到批判和凌辱。為抗議“四人幫”的倒行逆施，他不顧個人安危，1976年“四五運動”前夕，在天安門廣場獻瞭悼念周恩來總理的花圈，並簽署自己的名字。
此外，王淦昌在1964年獨立於蘇聯N.G.巴索夫提出利用激光慣性約束產生核聚變的設想，並組織進行瞭這方面的實驗研究工作。晚年，他主要從事慣性約束聚變研究，並且為中國核電站的建設奔走呼籲。幾十年來，王淦昌雖然擔負許多組織領導工作，仍始終堅守在科學研究工作的第一線。他是“863”高科技項目的發起人和組織者之一。1999年被追授“兩彈一星功勛獎章”。