1934年，王承书从燕京大学物理系毕业，获得学士学位，该班13个仅毕业了4名学生，王承书名列榜首，并获得金钥匙奖。本科毕业后继续在该校攻读研究生。
1936年，王承书毕业于燕京大学物理系，获得硕士学位，之后留校任教，担任燕京大学物理系助教（至1937年）。
1937年，抗日战争爆发，王承书离开北京，辗转于南京、武昌、桂林、贵阳等地。
1941年，美国巴尔博奖学金基金会接受了王承书的申请，同年8月王承书到密歇根大学攻读博士学位，师从物理学家乌伦贝克（Uhlenbeck,George Eugene）。在美国期间，王承书与导师乌伦贝克合作完成了多篇有关稀薄气体动力学方面的重要论文。
1944年，王承书获得美国密歇根州立大学物理系博士学位，之后在密歇根大学从事博士后工作（至1956年）。
1946年，王承书担任美国密歇根大学副研究员、研究员，并曾两度在普林斯顿高级研究所工作（至1956年）。
1949年，中华人民共和国的成立，王承书坚定地表示要亲自参加到创造科研条件的行列中，为了避免美国政府的检查，在回国前她就将有关书刊和资料分成300多个邮包，从美国陆续寄往北京。
1956年，王承书回到中国，担任中国科学院近代物理研究所理论研究室研究员，兼任北京大学教授（至1958年）。
1958年，原子能研究所筹建热核聚变研究室，王承书被调到该室从事理论工作。并担任中国科学院原子能研究所热核聚变研究室副主任（至1960年）。
1961年，王承书担任中国科学院原子能研究所铀同位素分离研究室研究员、副主任（至1965年）。同年加入中国共产党。
1965年，王承书担任华北605所研究员、副所长，第二机械工业部第三研究院研究员、革命委员会副主任，大型气体扩散机总设计师（至1978年）。
1978年，王承书担任核工业部研究员，科学技术局总工程师，部科学技术委员会常委、高级顾问，“七五”国家重点科技攻关项目离心和激光分离铀同位素两个专家组组长，兼清华大学工程物理系教授和大连工学院物理系教授（至1994年）。
1980年，王承书当选为中国科学院学部委员（院士）。
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1994年6月18日，王承书在北京逝世，享年82岁。
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