王心刚自幼便展现出对文艺活动的浓厚兴趣，尤其热衷于舞台表演艺术。进入中学阶段后，在语文老师的积极引导与推荐下，他开始参与学校及当地的业余文艺演出活动，积累了初步的舞台经验。1949年，在即将完成中学学业之际，他报名参加了由沈阳市有关部门举办的文艺骨干训练班，接受了较为系统的表演基础训练。训练结束后，他正式加入东北军工局文工团（该团后来更名为抗敌话剧团），由此开启了他的话剧演员生涯，随后成为沈阳部队抗敌话剧团的一名专业演员。1950年9月，王心刚正式参军入伍，其文艺工作也随之纳入部队体系，不久后他转为沈阳军区军工局文工团的演员。至1951年9月，他的艺术履历进一步拓展，顺利进入东北军区文工团，继续从事演员工作。
一九五六年，长春电影制片厂向王心刚发出邀请，他由此主演了个人电影生涯的开端之作《寂静的山林》，这次演出标志着他正式步入中国影坛。次年，在影片《寂静的山林》中，他塑造了冯广发这一角色。同年，他还与格根塔娜、朝鲁等演员共同主演了剧情电影《牧人之子》，在片中生动演绎了复员军人德力格尔回乡后积极带领牧民修建水渠的故事轨迹。而在电影《牧人之子》里，他同样出色地诠释了德力格尔这一人物。一九五八年，王心刚被调入八一电影制片厂，成为一名专业电影演员；也在同一年，他与孙道临、袁霞等著名演员合作，出演了以革命烈士李白事迹为原型的剧情电影《永不消逝的电波》，在片中首次尝试反派角色，饰演军统派驻上海的谍报人员姚苇，这次突破性的表演成为其演艺历程中一个值得关注的转折点。
一九五九年，王心刚与王晓棠、张勇手等演员共同出演了战争题材影片《海鹰》，由此开启了一段辉煌的银幕生涯。次年，他在剧情电影《勐垅沙》中成功塑造了解放军某部指导员江洪的形象，进一步展现了其扎实的表演功底。一九六一年，他与祝希娟合作，在著名导演谢晋执导的战争电影《红色娘子军》中担纲主演，饰演了那位性格坚毅刚强、情感丰富且对革命事业无限忠诚的洪常青，这一角色深入人心，成为其早期代表作之一。凭借出色的艺术成就，王心刚于一九六二年被中国文化部评选为“新中国二十二大电影明星”之一，获得了广泛的社会认可。一九六三年，他再次与王晓棠携手，主演了战争电影《野火春风斗古城》，在片中生动诠释了游击队政委杨晓冬这一角色。一九六五年，王心刚的戏路进一步拓宽，他与田华、邢吉田等演员联合主演了谍战题材电影《秘密图纸》，饰演机智沉稳的军区保卫部干事陈亮；同年，他还参演了由水华导演执导的剧情电影《烈火中永生》，展现了多面的表演才能。 在个人政治生命上，王心刚于一九七三年一月光荣加入了中国共产党。次年，他在战争电影《侦察兵》中与金征源、于蓝合作，饰演了化装成敌军作战处长的侦察参谋郭锐，其精湛的演技再次获得好评。一九七五年十二月，王心刚被任命为八一电影制片厂副厂长，承担起电影制作与管理的双重职责。一九七六年，他与刘晓庆、石韧等演员联袂主演了剧情电影《南海长城》，在片中扮演大南港民兵连长区英才。一九七八年，他又与张瑞芳、陈强等资深艺术家共同出演了剧情电影《大河奔流》。一九七九年，王心刚与王馥荔合作主演了剧情电影《绿海天涯》，饰演一位潜心研究的植物学工作者南林。一九八一年，他与林盈搭档主演剧情电影《伤逝》，细腻刻画了那位对旧社会统治阶级怀有深刻不满的知识分子涓生。《伤逝》饰涓生。 一九八二年，王心刚的演艺事业迎来又一个高峰，他与张瑜等演员共同主演了剧情电影《知音》，在片中成功塑造了爱国将领蔡锷的形象——这位将领城府深邃、思谋广远、喜怒不形于色，面对复杂局势时总能展现出机智与果敢。凭借这一精湛演出，他荣获了第五届大众电影百花奖最佳男演员奖。一九八七年，王心刚与维克合作主演了古装电影《苏禄国王与中国皇帝》。《苏禄国王与中国皇帝》饰朱棣。一九八八年九月，他被评定为国家一级演员，这是对其艺术成就的极高肯定。次年二月，经总政治部批准，他开始享受副军职待遇；同年，在建国四十周年之际，王心刚被评为“建国四十年十大影星”之一，其影响力与艺术地位再次得到彰显。 一九九零年，王心刚尝试向导演领域拓展，与菲力浦·博萨斯联合执导了剧情电影《白求恩：一个英雄的成长》，该片后来荣获了全国优秀影片奖特别奖。一九九一年，他的艺术生平被正式载入《中国电影电视艺术家辞典》。一九九三年七月，王心刚开始享受政府颁发的特殊津贴。一九九四年，他在行业组织内担任要职，成为中国电影家协会主席团委员及表演学会常务理事。一九九五年十二月，值此世界电影诞生一百周年暨中国电影诞生九十周年的历史性时刻，王心刚被授予“中国电影世纪奖”的崇高荣誉；同年，他还当选为“中华影星”，其在整个中国电影发展史上的卓越贡献得到了永久铭记。
二零零五年，王心刚荣获由国家人事部与广播电影电视总局联合授予的“国家有突出贡献电影艺术家”荣誉称号；同年，恰逢中国电影诞生一百周年这一重要历史节点，他被评选为“中国电影百位优秀演员”之一。二零零六年，为隆重纪念红军长征胜利七十周年，他倾情主演了献礼影片《我的长征》。二零零九年，他荣获第十二届电影表演艺术学会颁发的“终身成就奖”，以表彰其卓越的艺术贡献。二零一二年，他再度获得亚洲演艺名人评选机构授予的“中国电影终身成就大奖”。二零一四年，王心刚于第二十三届中国电影金鸡奖颁奖典礼上被授予终身成就奖，这是对其漫长艺术生涯的又一次高度肯定。二零一九年，他成功入围新中国成立七十周年十佳男演员奖提名名单。二零二一年五月，在第三十届华鼎奖评选中，他获得“中国共产党成立一百周年全国优秀电影男演员奖”提名，进一步彰显了其在电影艺术领域的持久影响力与杰出地位。
王心刚的父亲是一个会计师，妻子是杨绍采。
二零二五年七月，包括王心刚在内的八位资深电影艺术家联名致信习近平总书记，信中详细汇报了他们各自投身电影事业数十年来的工作历程与深切感悟，并诚挚表达了愿继续为繁荣中国电影事业、推动社会主义文化强国建设贡献全部智慧与力量的坚定决心。就在同月，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平亲自给王心刚等八位艺术家回信，在信中充分肯定了老一辈电影艺术家的辛勤付出与卓越成就，并对广大电影工作者未来的创作与实践提出了饱含关怀与信任的殷切期望，勉励他们继续创作出更多无愧于时代和人民的优秀作品。
在中国广大观众的心目中，王心刚无疑是一位不折不扣的美男子与大帅哥，同时他也凭借扎实的表演功底被公认为电影界的实力派与演技派代表。他为人正派、作风低调、待人实在，这种独特的人格魅力本身就值得被细致书写与传颂。凭借其英俊挺拔的外形与精湛纯熟的演技，王心刚为观众成功塑造了众多栩栩如生、令人难忘的银幕形象。他始终秉持着一种做事原则：凡事要么不做，一旦决定去做就必定全力以赴，力求做到最好。尽管拥有出众的外在条件与业已取得的成就，他却从未固步自封，也不曾居功自傲，更不会因赞誉而头脑发热；相反，他始终保持着谦虚谨慎的态度，老老实实做人，踏踏实实地对待每一场戏，逐渐形成了朴实自然、充满激情、细腻刻画而又不失典雅风范的艺术风格，这种风格深受中国观众的广泛喜爱与高度推崇。王心刚不仅在表演艺术上技艺高超，在为人处世上同样展现出豁达与正直的品格。他从不以明星大腕自居，而是时时刻刻以一名普通演员的身份来审视自己、要求自己。每当有拍摄任务时，只要导演向他发出邀请，并且档期允许，他总是毫不犹豫、愉快地接受下来，从未有过推脱或摆架子的时候。