1932年，17岁的王大珩以优异的成绩考入清华大学物理系。1938年，王大珩以优异的成绩考取了中英“庚款”留英公费生，带着对祖国的牵挂远赴异国他乡，在伦敦大学帝国学院物理系攻读技术光学研究生。1940年获得理学硕士学位，次年进入英国雪菲尔德大学玻璃制造技术系，在世界著名玻璃学家特纳教授指导下专攻光学玻璃。1942年，为了学习制造光学玻璃的真正本领，他毅然放弃了在读的博士学位，应聘到昌司玻璃公司，做了长达五年的实验物理师。

1948年4月，王大珩辞去昌司玻璃公司职务，放弃英国优越的条件，义无反顾地踏上归国的旅程。回到祖国后，在钱三强的推荐下，中国科学院决定让王大珩负责筹建仪器馆的工作，当时，一切都在初创阶段。不仅仅是科学仪器匮乏，就连制造光学精密科学仪器的材料光学玻璃也是空白，而国家能提供给他们的只有1400万斤小米，这是创建仪器馆的全部经费。在他的鼓励和带领下，全馆从零做起，满腔热情地投入到光学玻璃的研制工作中。从20世纪60年代开始，王大珩带领团队，参与“两弹一星”项目所有光学研究任务，研制了我国第一台大型靶场观测设备、我国第一颗原子弹爆炸火球威力的高速摄影仪，都取得令人满意的成果。在新中国第一颗原子弹爆炸时，王大珩所主持研制的光学仪，成功采集到核爆区域的一手影像资料，为今后的探索积累了宝贵的试验数据。为原子弹爆炸、导弹发射、氢弹试验、人造卫星上天等，作出了重大贡献。