1907年11月13日，王應睞生於福建省金門縣偏僻的山後社農村壹個華僑家庭。父親先後在日本神戶，中國大連、營口經商。2歲時父親逝世，6歲時母親相繼也去世。他4歲入公辦私塾讀書，11歲時隨二哥、三哥進入鼓浪嶼著名的英國教會辦的英華書院上學。由於他的聰穎與努力，6年半就讀完了9年的課程，於1925年提前畢業，時年僅17歲。接著進入福建協和大學。大學壹年級時他對化學產生興趣，但協和化學課程較少，而金陵大學化學系課程較多，他便於1926年轉入南京金陵大學攻讀化學，1929年以優異的成績畢業，並獲得學校頒發的“金鑰匙”獎。大學畢業後，王應睞在金陵大學任助教。
1925-1926年，福建協和大學（1952年並入福州大學）學習。
1926-1929年，金陵大學（1952年並入南京大學）畢業。
1929年，王應睞畢業於金陵大學留校工作，因工作繁忙等原因染上了肺結核，當時沒有特效藥死亡率很高，但是王應決定再次求學。他考取了劍橋大學博士，師從國際學術界享有盛名的凱林教授改學生物化學，在英國他還被卷入過壹場比試。因為在中國農村進行過營養狀況調查時，目睹現狀，感到簡易測定的重要性，研究出壹種目測維生素B的新方法，而專門研究維生素B的牛津大學彼德斯教授很不服氣，英國相關機關便組織了壹次實際比試，實驗證明彼德斯教授的測定儀器過程復雜，遠不如王應睞的簡易測定準確度高，讓觀者都信服了。
1933-1934年，燕京大學研究院研究生
1933年，他進了北平燕京大學化學研究生院，從事氯仿、甲苯對蛋白酶的作用以及豆漿與牛奶消化率的比較等研究。1934年他再壹次病倒，被迫休養。
1933年，進入北京燕京大學研究生院化學學科部，從事氯仿、甲苯對蛋白酶的作用以及豆漿與牛奶消化率的比較等研究工作。1936年接受金陵大學的聘請，擔任講師。
1938年，他考取庚款留英，到英國劍橋大學攻讀博士研究生，在LJ海裏斯博士（Harris）指導下從事維生素研究。這是20世紀30年代生物化學領域中最前沿的壹個學科研究方向。為了更好地了解維生素在新陳代謝中的作用以及維生素本身的新陳代謝過程，就需要有壹個方便、準確、微量與專壹的測定方法。王應睞選擇了這方面的研究作為自己的研究目標。經過艱苦努力，認真鉆研，反復實驗，他優選了熒光測定法。他所建立的維生素B1的硫色素熒光測定法，能夠簡便準確地測定食品以及尿等生物樣品中的維生素B1含量，對於缺少精密儀器的實驗室起了重要的作用。在僅僅兩年的時間裏，王應睞完成了4種不同水溶性維生素微量測定法。在這個階段，王應睞還建立了其他B族維生素的測定方法以及維生素C的電位滴定法。由於王應睞的成績優異，在研究生畢業時，獲得了免試攻讀博士的待遇，並於1941年得到生化博士學位。
1938—1945年 英國劍橋大學進修，1941年獲生物化學博士學位。
1941年，王應睞受聘於劍橋大學Dunn營養實驗室，繼續從事維生素研究。他和Moore在國際上首先發現合成的純維生素A過量時有毒性，在英國生物化學雜誌上發表了《維生素A過多癥》壹文，引起各國學者的重視。
1943年，王應睞到劍橋大學Molteno研究所，在國際著名生化學家D?凱林教授(Keilin)領導下工作，對血紅蛋白的研究取得了突出的成果。王應睞提供完整的實驗證據，證明豆科植物根瘤中含有血紅蛋白。這壹發現有助於從生物化學的角度來解釋生物進化學說，並且促進了對豆血紅蛋白在根瘤固氮中的作用的深入研究。王應睞還提純與結晶了寄生在馬胃中的馬蠅蛆的血紅蛋白，並且研究了它的性質，闡明了在不同生活條件下血紅蛋白的性質與功能的關系。這項工作也具有重要的理論價值。王應睞的上述成就得到凱林教授的高度評價，並壹直為國外同行所引述。
1945年，王應睞決定立即回國，開展中國的生物化學事業，為祖國服務。凱林教授十分贊賞王應睞的愛國精神，支持他的決定。當時交通尚未完全正常，王應睞乘船取道印度回國，被南京中央大學醫學院聘請為生化教授。
1945-1948年 任中央大學教授。
1948年，王應睞應林可勝和馮德培的邀請離開中央大學到上海的中央研究院醫學研究所籌備處擔任研究員，從事氨基酸代謝與維生素的關系及酶研究。
1950年，中國科學院生理生化研究所成立，王應睞擔任該所的研究員兼副所長。50年代，王應睞對琥珀酸脫氫酶的分離純化，輔基鑒定以及輔基與酶朊連接方式進行了系統的研究。琥珀酸脫氫酶是生物體呼吸鏈上壹個重要組分，1950年他就觀察到鼠肝組織中琥珀酸脫氫酶活力與核黃素的攝取量密切相關。但是這個酶與具有脂雙層結構的線粒體膜結合得比較密切，難於溶解下來而提純。經與鄒承魯、汪靜英等反復實驗，最後采用正丁醇抽提法，成功地把琥珀酸脫氫酶從線粒體膜上溶解下來，得到了高純度的水溶性琥珀酸脫氫酶，而且其活力比同期國外報導者高出1倍以上。然後，王應睞和同事們對琥珀酸脫氫酶的性質又進行了深入的研究，證明它是壹種含有異咯嗪腺嘌呤二核苷酸和非血色素鐵的酶，酶的蛋白部分與異咯嗪腺嘌呤二核苷酸是以***價鍵結合的，在酶研究中，這是第壹個被發現以***價鍵相結合的異咯嗪蛋白質。這項工作處於當時酶學研究的世界領先水平，1978年獲全國科學大會重大科技成果獎。
1950年王應睞觀察到鼠肝組織中琥珀酸脫氫酶活力與核黃素（異咯嗪）的攝取量密切相關，但要深入研究這個酶首先要解決酶的提純。由於這個酶與具有脂雙層結構的線粒體膜結合得比較緊密，很難溶解下來，所以提純很不容易。針對這壹特點，王應睞與鄒承魯、汪靜英壹起采用正丁醇抽提的方法，成功地把琥珀酸脫氫酶從膜上溶解下來，從而分離純化得到高純度的水溶性琥珀酸脫氫酶，其活力比同期國外報道者高出1倍以上。這壹純化方法至今仍為國外許多實驗室所采用，只是稍加修改，在提取時不再加氰化鉀而已。
他對這個酶的性質的研究也有重要的發現，提出了充分的證據證明它是壹種含有異咯嗪腺嘌呤二核苷酸和非血色素鐵的酶，酶的蛋白部分與異咯嗪腺嘌呤二核苷酶是以***價鍵結合的，這是在酶的研究中第壹個發現的以***價鍵結合的異咯嗪蛋白質，它為以後呼吸鏈有關酶系的分離和重組合的研究開辟了道路。這項工作居當時酶學研究的世界領先水平。
1955年，在布魯塞爾舉行的第三屆國際生化大會上，王應睞宣讀了這壹研究的論文，受到極高的評價。王應睞基礎理論研究的造詣很深，但他也很重視聯系實際的工作。上海解放初期，南下的解放軍戰士由於只吃大白菜、豆腐與大米，普遍發生舌頭糜爛，下身奇癢與潰爛等癥狀。上海警備區特請臨床營養學家侯祥川教授與王應睞前去會診，很快就被確診為維生素B2缺乏癥。侯祥川對戰士們進行治療，王應睞則分析食品中維生素B2含量，提出有效的措施，很快就解決了問題。
抗美援朝時期我誌願軍戰士的主要食物是幹糧，但是後方生產的幹糧過不了多久就變質產生哈喇味，直接影響了部隊的後勤供應與戰鬥力。王應睞接受了研究防止幹糧脂肪氧化的任務，通過研究提出了切實可行的綜合措施，包括利用含有天然抗氧化劑的黃豆粗豆油作為幹糧的油脂來源，嚴格控制幹糧中催化脂肪氧化的銅鐵離子的含量，以及采用經防氧化處理的包裝紙等，解決了問題。
1955年選聘為中國科學院院士。
1958年，中國科學院生理生化研究所劃分為生理研究所和生物化學研究所兩個研究所，王應睞被任命為中國科學院生物化學研究所所長。
1958—1984年 任中國科學院生物化學研究所（後改稱上海生物化學研究所）研究員兼所長。
1963年，他擔任人工合成胰島素協作組組長，組織協調與中國科學院有機化學研究所、北京大學的合作，
1965年9月，王應睞領導中國科學家在世界上首次成功合成牛胰島素。
1977年起，又挑起了整個科研工作的協作組組長的重擔，在制定各單位分工，確定酶法合成與化學合成的關系等方面起了重要的作用。
1978年，協作組成立了RNA連接酶制備、長片段連接和活力測定三個研究組，大大加快了步伐，終於在1981年完成了世界上第壹個人工合成的轉移核糖核酸。
1978—1983年 任中國科學院上海分院和上海科學院院長。
1981年，王應睞領導中國科學家獲得了世界上第壹個人工合成的轉移核糖核酸，人們以“中國生化先驅”贊譽王應睞，而目睹了十年間世界生化界飛速發展的王應睞，在接受采訪時意味深長的說，我們就像壹只老在打盹的兔子，而別人並不是烏龜，同年當選為比利時皇家科學文學與美術院外籍院士。
1984年春天，王應睞擔任上海生物化學研究所名譽所長。他十分尊重並全力支持新任所長的工作。他是中國《生物化學與生物物理學報》的名譽主編，經常幫助審閱英文版稿件。他還擔任了中國科學院上海生物工程基地專家委員會主任，為基地籌建提供了許多寶貴的意見
1984年，王應睞退居二線，擔任上海生物化學研究所名譽所長，他還領導壹個課題組，並親自選定方向，對近年來國際上分子生物學中的前沿課題——酶與核酸的相互作用開展研究。在這項研究工作中，他放手讓課題組的中青年科技骨幹挑重擔，建立技術和方法，設計研究路線，並且對氨酰——tRNA合成酶本身進行了深入的研究，采取化學修飾，限制性酶解和基因克隆等方法獲得了壹批較高水平的成果，具有重要的理論價值，達到了國際先進水平。
1987年，在王應睞的積極倡導下，召開了由中國生物化學學會組織的國際生化會議（IMB）。王應睞作為會議的主席，在確定大會報告人，邀請國外學者參加等工作中起了主導作用。IMB取得完全的成功為中國生物化學界贏得了榮譽，這是與王應睞的辛勤努力分不開的，作為國際上知名的科學家，
1984—2001年 任中國科學院上海生物化學研究所研究員兼名譽所長。
1985年春節前夕，中國科學院上海分院隆重舉行“老科學家從事科學工作50年”表彰慶賀活動，向中國科學院上海各研究所20位馳名科壇，功績卓越的老科學家致以熱烈祝賀和崇高敬意。人們以“中國生化先驅”贊譽王應睞。會上王應睞即席發言，他引用“往者不可諫，來者猶可追”的格言自勉，表達了他耄耄之年，壯心不已，為發展中國生化事業矢誌不渝的壹片赤誠。
1988年2月，在美國佛羅裏達州邁阿密生物技術冬季討論會上，王應睞被授予“特殊成就獎”。這是為了表彰他領導中國科學家在人工合成生物高分子方面所取得的成績而特設的壹項獎勵。在授獎儀式上，會議主席、邁阿密大學生化系主任韋倫教授向王應睞頒發了壹塊獎盾，上面鐫刻著：王應睞從1958年至1984年任中國科學院上海生物化學研究所所長。在此期間他曾作為協作組組長完成兩項傑出的、具有開創性的成果。壹項是1965年人工合成胰島素；另壹項是1981年人工合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸。
2001年5月5日逝世於上海，享年93歲。