【王贞仪于清乾隆三十三年（1768年）生于江宁的一个书香门第。
父亲王锡琛精于医学，祖母董氏知书达理。
祖父王者辅学识渊博，酷好读书，家中藏书多达七十五橱。
在祖父、祖母的教育下，王贞仪自幼爱学习，善思考。
祖父对她影响尤深，不仅教她为诗、作文章，还“细训以诸算法”。
据王贞仪后来回忆，她长大后，“学历算，复读家藏诸历学善本十余种，潜心稽究十余年不少倦”。
在那个女子无才便是德的时代，父亲没有因为她是女子而忽视对她的教育，母亲也支持她追求自己的兴趣爱好。甚至支持她外出游历、学习骑射等在当时看来颇为出格的行为。
她十四岁那年，祖父获罪罢官，被遣戍吉林，后来死于戍所。经此突然事故，困沛无常，家中藏书散失殆尽，而且，从此“苦无师承并无所问难质疑者之人。虽或有得，而终不能精。尝自怅然”。
在随侍祖母、父亲、伯父奔丧吉林期间，她拜识了祖父挚友“陈侍御”之妻卜老夫人，向卜老夫人（“执女弟子礼”。
她又向一位蒙古“阿将军”的夫人学习骑射，经过苦练，已能“发必中的，跨马如飞”。
她还参加公开比赛，像男子一样地“跨马横戟，往来如飞”。
她自己还欣赏这种举动，曾为此写下了得意的诗句说：“亦曾习射复习骑，羞调粉黛逐骑靡。”
在闺阁之中，王贞仪的生活与普通女子大不相同，她并不满足于学习传统的女红和诗词，而是醉心于经史诗文及天文、地理、数学、医学等科学领域。
十六岁时，王贞仪随长辈扶榇回到江南，后“又侍祖母及父亲自都中至关西”，“西游临潼，而复历吴、楚、燕、越（粤）之地”，加上前次“东出山海”，先后“经行不下数万里”。
十八岁时，她回天长旧居一载。十九岁那年，再回南京。
几年的周游，使这位好学的少女大开了眼界，增长了许多在闺房中难以获取的知识。
几年周游，不仅锻炼了王贞仪的诗才，还造就她勇于求真的性格，这对其一生影响极大。
在少女时期，她就已下定决心，要在重男轻女的世俗偏见下，以一个巾帼女子做出同须眉男儿一样的业绩来。
这几年她把主要精力都投放在“习历、习算”，“研究句股测量方程之术”上。
王贞仪钻研历代天文着作，深谙张衡、虞喜、祖冲之、何承天、僧一行的学术成就，也了解哥白尼和第谷的学说，对中西天文学都有深入的研究。
她现存的科学着作，大部分是以梅文鼎学说为宗批驳各种谬误的天文学论述。
一次，她读张衡《灵宪》有关月食的学说，思考许久而不得其解。
为了对月食作出正确的解释，她反复实验，常常在农历十五的晚上，在花园凉亭的中央放一圆桌当地球，在亭子中梁上用绳垂系一盏水晶灯当太阳，在桌旁放置大圆屏镜作月亮，通过变动这三件物体来模拟太阳、地球、月亮的位置，从发光和反射的关系考察月食的成因。
在“天狗食月”等迷信观念盛行的时代，王贞仪写下《月食解》这篇有分量的文章。
她的《岁差日至辨疑》一文，对岁差的原理、测定以及推算方法都有准确的论证和简明通俗的说明。
《经星辨》《日月五星随天左旋论》和《月食解》等文则对于恒星数字、日月五星的移动方向、月食和日地的关系等方面进行了论述。
在《日月五星随天左旋论》中，她概述哥白尼学说为“以太阳中旋而地球旋转于外”，认为很可能是正确的。
在《地圆论》中，她反复阐述了地体浑圆的论点，指出地球所处位置是四周皆天的空间，地球上任何地方的任何人所站的都是地，头顶的都是天，对宇宙空间来说，上、下、侧、正的关系位置都是相对的，从而解释了人在圆形体上环立而不致倾斜跌倒的道理。
在数学领域，她对三角勾股问题有过详细的研究，她的《勾股三角解》一文反复解释了勾股弦及其三者之间的关系，说明三角形和勾股的关系及其计算方法。
王贞仪还对清初着名数学家梅文鼎的《筹算原本》刻苦攻读，能融会贯通。
因梅文鼎原书深奥难懂，王贞仪便作了改编，用浅显易懂的文字和方程式写成《筹算易知》一书，“截其六法，只用乘除”，使初学者易学易懂，朝得暮能，便利了后学。
王贞仪数十年如一日的无师自学，她在《象数窥余》自序中叙述了其刻苦研习的情况：她自小即熟读历算诸籍，常常废寝忘食以求有成，又研究勾股、测量、方程各方面的学问，遇有疑义找不到人请教，“未尝不废书搁笔三叹而兴焉，唯以好之既酷，未能弃置。”
王贞仪潜心以学，锲而不舍，24岁时还写出了《术算简存》一书。
清代，西洋历法已传入华夏，一些守旧儒生顽固不化，反对使用更为精确的西洋历法，王贞仪则主张摒弃门户之见，集思广益。
她认为：“理求其是，何择乎中西，唯各极其兼收之义。”正反映出她作为一名学者所应有的可贵的科学态度。
王贞仪于史学，曾作有《读史偶序》一篇，知其通晓历史，喜读史籍。
她在医学方面承受了父亲的家学，通晓医术，并能诊脉看病。
她还主张以防病为主，虽有神方，也不及治病于未起。她提出了察脉、视人、因时、论方、相地的医道五诀，其医术反映了她辨证施治的思想，显然是一个能上下融通的良医。
乾隆五十七年（1792年），二十五岁的王贞仪与宣城人、诸生詹枚结婚。
詹枚十分尊重王贞仪，他欣赏王贞仪的智慧与独特。
婚后，王贞仪和詹枚的感情十分融洽，他们相互理解、相互支持，在生活中共同营造了一个温馨的学术氛围。】