中國物理學傢、物理教育傢。生於江蘇蘇州，卒於北京。父親王季同(1875～1948)是數學傢和機電專傢，兄長王守競是物理學傢。1928年畢業於南京金陵女子大學，1932年獲燕京大學物理學碩士學位。隨後在金陵女子大學數理系任教。1938～1942年留學於美國密歇根大學物理系，獲博士學位。1943～1945年在美國麻省理工學院輻射研究室從事雷達研究，1947～1949年任雲南大學物理系教授。1949～1952年赴美國諾特丹姆大學研究理論論物理學。此後至1955年為回國與美國官方抗爭。1955年回國後，一直在清華大學任教授。
在攻讀博士期間，王明貞在其師G.E.烏倫貝克指導下，首次獨立地從福克–普朗克方程和克雷默方程推導出自由粒子、簡單諧振子和耦合諧振子的佈朗運動。她的博士論文後來成為她們師生合作的《佈朗運動理論》的基礎。該文在物理學、生物學和通信理論中被廣泛引用。她是最早從事雷達噪聲統計理論和橡膠長鏈統計力學研究的物理學傢。