王心刚自小喜好文艺，尤其对舞台表演有浓厚兴趣。进入中学后，在语文教师的带领下，他参加了业余文艺演出活动。1949年，即将中学毕业时参加了沈阳市举办的文艺骨干训练班。之后，加入东北军工局文工团，成为话剧演员，后为沈阳部队抗敌话剧团演员。1950年9月，王心刚入伍。之后，成为沈阳军区军工局文工团演员。1951年9月，成为东北军区文工团的演员
1956年，应长春电影制片厂之邀，主演了个人首部电影《寂静的山林》，从此开始了他的电影生涯。1957年，与格根塔娜、朝鲁联合主演剧情电影《牧人之子》，在片中饰演回乡带领牧民修水渠的复员军人德力格尔。
1958年，调入八一电影制片厂担任电影演员；同年，与孙道临、袁霞联袂出演以李白烈士的事迹为原型的剧情电影《永不消逝的电波》，在片中饰演军统派驻上海的谍报人员姚苇，这是王心刚从影第一次饰演反派角色。1959年，与王晓棠、张勇手联合主演战争电影《海鹰》。
1960年，在剧情电影《勐垅沙》中饰演解放军某部指导员江洪。1961年，与祝希娟合作主演由谢晋执导的战争电影《红色娘子军》，在片中饰演性格坚毅、刚强，感情丰富，对革命事业忠心耿耿的洪常青。1962年，王心刚被中国文化部评选为“新中国22大电影明星”之一。
1963年，与王晓棠共同主演战争电影《野火春风斗古城》，在片中饰演游击队政委杨晓冬。1965年，与田华、邢吉田等联合主演谍战电影《秘密图纸》，在片中饰演军区保卫部干事陈亮；同年，出演由水华执导的剧情电影《烈火中永生》。1973年1月，加入中国共产党。
1974年，与金征源、于蓝联合主演战争电影《侦察兵》，在片中饰演化装成敌作战处长的侦察参谋郭锐。1975年12月，担任八一电影制片厂副厂长。1976年，与刘晓庆、石韧等联袂主演剧情电影《南海长城》，在片中饰演大南港民兵连长区英才。1978年，与张瑞芳、陈强联合出演剧情电影《大河奔流》。
1979年，与王馥荔共同主演剧情电影《绿海天涯》，在片中饰演植物研究工作者南林。1981年，与林盈合作主演剧情电影《伤逝》，在片中饰演对统治阶级怀有不满的知识分子涓生。1982年，与张瑜等共同主演剧情电影《知音》，在片中饰演城府深，思谋广，喜怒不形于色，面对复杂形势时机智果敢的爱国将领蔡锷，他凭借该片获得第5届大众电影百花奖最佳男演员奖。
1987年，与维克合作主演古装电影《苏禄国王与中国皇帝》。1988年9月，成为国家一级演员。1989年2月，经总政治部批准按副军职待遇；同年，被评为建国四十年十大影星之一。1990年，与菲力浦·博萨斯联合执导剧情电影《白求恩：一个英雄的成长》，该片获得全国优秀影片奖特别奖。
1991年，被载入《中国电影电视艺术家辞典》。1993年7月，享受政府特殊津贴。1994年，担任中国电影家协会主席团委员、表演学会常务理事。1995年12月，在世界电影诞生100周年和中国电影诞生90周年之际，获得“中国电影世纪奖”；同年，当选为“中华影星”。
2005年，获得国家人事部和广播电影电视总局颁发“国家有突出贡献电影艺术家”称号；同年，在中国电影诞生100年之际，王心刚被评为“中国电影百位优秀演员”。2006年，为纪念红军长征胜利70周年，主演了献礼电影《我的长征》。2009年，获得第12届电影表演艺术学会奖“终身成就奖。2012年，获得亚洲演艺名人“中国电影终身成就大奖”。2014年，王心刚获得第23届中国电影金鸡奖终身成就奖。
王心刚的父亲是一个会计师，妻子是杨绍采。
电影
王心刚是中国观众心目中的不折不扣的美男子、大帅哥，也是电影表演的实力派、演技派。他为人正派、低调、实在，其人格魅力值得书写。他以英俊的形象、精湛的演技，为广大观众塑造了一个个栩栩如生的银幕形象。王心刚是那种凡事要么不干、要干就一定干好的人。他虽然外在条件优越，但他并不固步自封，也不居功自傲，更没有头脑发热；而是谦虚谨慎，老老实实做人，踏踏实实演戏，形成朴实自然、富有激情、细腻而不失典雅的艺术风格，颇受中国观众的喜爱和推崇。他不仅演技高超，做人也非常豁达正直。他从不拿自己当明星大腕，而是时时处处以一名普通演员的身份看待自己、要求自己。有拍片任务时，只要导演找到他，档期也合适，他二话不说，总是愉快地答应下来。
