回國後到國家教育科學研究所工作，1973調入北京師範大學任教，1999退休。參與編寫的圖書或教材有《外國古代教育史》、《外國教育史簡編》、《外國教育通史》第四卷、第六卷、《外國教育家評論》第三卷、《外國近代教育史》(副主編)、《外國近代教育史》(主編)、《中外教育比較史大綱》(現代卷主編之壹)、《外國教育。2006年，他寫了《俄羅斯教育史》。參與編寫《中國大百科全書(教育卷)》、《教育大辭典》、《世界百科名著大辭典》、《世界教育名著概覽》等工具書，有多部譯著(合譯)。代表性的學術論文有《拉夏洛泰和他的《克魯普斯卡婭及其教育思想》、《蘇聯當代教育理論中的教學過程問題》、《從蘇聯當代教育發展談瓦婭·蘇霍姆林斯基》等。
其中，王天壹等人主編的《外國教育史教程》是繼《外國教育史》(上冊、下冊)之後最權威的外國教育史教材。曾被定為“九五”全國普通高等教育重點教材。這本書獲得了教育部頒發的全國高校優秀教材壹等獎。