1934年，王晓棠出生在河南开封的一个艺术家庭里。小时候被父母送去拜师，学习唱京剧。18岁参军考进了解放军总政文工团京剧团，次年调入总政话剧团。

1955年，21岁的王晓棠出演首部电影《神秘的旅伴》中饰演彝族的姑娘小黎英。

1958年，王晓棠调入八一电影制片厂，成了一名专业电影演员。

同年凭借主演的电影《边寨烽火》获得第11届卡罗维•发利国际电影节青年演员奖。

《英雄虎胆》，王晓棠与于洋搭档。

据说拍摄时，王晓棠、于洋起初都不会跳伦巴，是剧组请八一厂的一位录音师和他的爱人来教他们跳舞的。

王晓棠与王心刚，被誉为“最佳银幕情侣”。

当时很流行一句话，“男看王心刚，女看王晓棠”。

王晓棠小王心刚2岁，两人第一次合作是1959年，共同主演剧情电影《海鹰》，王晓棠在片中饰演民兵连长吴玉芬。之后一起合作出演电影《野火春风斗古城》。王晓棠饰演谍报双姝金环、银环，并凭此角荣获第三届大众电影百花奖最佳女演员奖。

1988年，王晓棠任八一电影制片厂副厂长。

同年被授予大校军衔。1992年9月起任厂长，后兼任党委书记。1993年7月晋升少将。

2009年，王晓棠获得终身成就奖。

2012年，王晓棠获得华鼎奖中国电影终身成就大奖。

2015年，王晓棠获得第30届中国电影金鸡奖终身成就电影艺术家奖。

2020年，获得新时代国际电影节庆祝新中国成立70周年全国十佳电影女演员奖。