1990年开始专业训练乒乓球；1996年进入八一队；1998年底入选国家二队，1999年亚洲少年锦标赛男单冠军；2000年初升入一队。2004年雅典奥运会不敌柳承敏（韩国），获得男单亚军。2008年北京奥运会男单亚军。2008年乒乓球世界杯男单冠军，2009年世乒赛男单冠军，2010年世界杯男单冠军，2010年广州亚运会男子双打冠军。2011年8月27日，入驻国际乒联名人堂。2011年，王皓惜败队友张继科，获世乒赛男单亚军。2012年伦敦奥运会，乒乓球男子单打亚军。王皓携手张继科、马龙在乒乓球男子团体赛中获得冠军。