1948年8月21日，27岁的王光美在西柏坡举办了简朴的婚礼。婚后她全身心投入家庭，成为典型的贤内助，将一生奉献给丈夫和孩子，留下了许多感人事迹。
王光美的非凡人生一直为人称道，她不仅才华出众，外貌也十分出众。据李立三的妻子李莎回忆，当年中央机关从西柏坡搬到香山时，她家就住在香山别墅。一次晚饭后，李莎和丈夫散步时偶然碰到了王光美，那是她们第一次见面。
李莎后来谈起第一次见到王光美的情形："那天和立三在香山闲逛，对面走来一位女士。她身材匀称，长相清秀，穿着剪裁精致的裙子配白衬衫，既优雅又大方。她停下脚步，彬彬有礼地和立三聊了几句...虽然我和王光美接触不多，但始终很欣赏她的修养和人品。"
李莎曾回忆说，王光美年轻时特别漂亮。她究竟有多好看呢？看看这张老照片就明白了。这是1945年夏天在北平辅仁大学拍的，那会儿王光美刚读完研究生。
这张老照片里的王光美才24岁，剪着利落的短发，穿着时髦的裙子，身材窈窕，笑容甜美，整个人散发着迷人的光彩。无论怎么看，她都称得上是个气质出众的美人。更难得的是，王光美不仅长得漂亮，还出身名门，更是个不折不扣的学霸。
1921年9月，王治昌乘船赴美出席华盛顿九国会议。途中他接到家里打来的电话，得知妻子生了个女儿。当时王治昌已有六个儿子，这个长女的降生让他欣喜不已。
王治昌琢磨了很久，决定给女儿起名叫"光美"，意思是希望她能踏上美国的土地。作为家中的长女，王光美从小就是父母的掌上明珠，哪怕后来又添了四个妹妹。值得一提的是，她的母亲董洁如出身名门，家族在天津经营盐业生意，本人则是北洋女子师范学校的毕业生。
王光美的父母思想开放，坚持男女平等，认为女儿也该和儿子一样接受优质教育。在他们的培养下，王光美从小就展现出非凡才能。中学期间，她的理科成绩始终拔尖，还参加了北京市中学生数学竞赛，最终获得第三名的优异成绩。
王光美获奖的消息传到学校后，老师们兴奋不已。她的导师忍不住赞叹："这姑娘简直是数学天才！"原来，这次比赛的前三名选手中，只有王光美是女生。1939年秋天，她顺利考进北平辅仁大学，在数理系专攻光学专业。
那时候的北平，辅仁大学是所响当当的名校。刘半农在《辅仁大学的现在和将来》里这样写道：
辅大在北平高校里算是后起之秀，建校至今才三年。比起北大这样有三十年历史的国立老校，或是燕大、汇文等创办一二十年的私立名校，辅大确实资历尚浅。不过现在提起辅大，社会上也有不少人听说过了。虽然名气不算特别响亮，但教学质量绝对达标，在高校中处于中上水平。这个基础正是学校未来发展的起点。
王光美上大学时成绩一直很好。1943年本科毕业后，她继续在本校读研，专攻宇宙射线方向。两年后的秋天，她成为中国首位获得原子物理硕士学位的女性。当时她的导师们都推荐她马上去国外深造，还主动为她写了推荐信。
王光美曾拿到斯坦福和芝加哥大学的全额奖学金录取通知，这两所顶尖学府都向她抛出了橄榄枝。尽管出国深造的机会难得，但她毅然决定留在国内，投身共产党的革命事业。
学生时代的王光美亲身经历了"九一八"和"七七事变"等重大历史事件，她清楚地意识到国家正面临存亡危机。看到祖国遭受的苦难，王光美决心投身革命事业。在北平求学期间，她就在地下党领导人崔月犁的指挥下，积极参与各类革命活动。
然而，国民党挑起内战后，北平军调处形同虚设。考虑到王光美真实身份泄露，留在北平有危险，同时她坚持投身革命事业，经中央同意后，她前往延安参加革命工作。
母亲董洁如支持女儿的选择，她告诉王光美："解放区不错，共产党值得信赖。"这个看似平常的决定，却意外地影响了王光美的人生轨迹。抵达延安后，王光美被安排到中央军委外事组，在朱德和杨尚昆的领导下开展工作。
