1941年,他独具卓见地提出了验证中微子存在的实验方案并为实验所证实。(另一件鲜为人知的事情是,王先生差点成为中子的发现者,其中的原因,同样是他的“中微子故事”里面的那位女导师的限制。)1959年,他在苏联杜布纳联合原子核研究所领导一个研究小组,在世界上首次发现反西格马负超子,把人类对物质微观世界的认识向前推进了一大步。1964年,他独立地提出了用激光打靶实现核聚变的设想,是世界激光惯性约束核聚变理论和研究的创始人之一,也使中国在这一领域的科研工作走在当时世界各国的前列。1984年,他又领导开辟了氟化氪准分子激光惯性约束聚变研究的新领域。
王淦昌参与了中国原子弹、氢弹原理突破及核武器研制的试验研究和组织领导,是中国核武器研制的主要奠基人之一。由于他对中国科学技术事业和国防建设的卓越贡献,曾荣获两项国家自然科学一等奖、一项国家科学技术进步特等奖等多项重要奖励。
王淦昌非常关心中国科学技术,特别是高科技事业的发展。1986年3月,他与王大珩、杨嘉墀、陈芳允一起提出了对中国高技术的发展有重要意义的建议,在邓小平的亲自批示和积极支持下,国务院在听取专家意见的基础上,制定了中国高技术发展的“863计划”,为中国高技术发展开创了新局面。