王光美的父親王治昌畢業於早稻田大學，曾經擔任農商部工商司長，母親董潔如出身天津富商家庭，受教於北洋女子師範大學。

王光美，中小學讀書時數理科特別強，為當時“數學三王”尖子之一，物理界的人公認，王光美實際上是最應該從事物理研究的，如果王光美去讀博士，她甚至有可能是楊振寧或李政道的學姐。當時在荷蘭的圖書館裏有王光美的學習成績單，上麵寫著“數學女王”。

1943年畢業於北平輔仁大學物理係。

1945年輔仁大學理科研究所畢業，獲科學碩士學位。

1945年任輔仁大學物理係助教。