1912年4月20日出生于浙江省黄岩县。

1929～1932年在上海交通大学预科学习。

1934～1938年在清华大学物理系学习，毕业。

1938～1942年任清华大学无线电研究所助教。

1942～1943年任重庆大学电机系讲师。

1943～1947年任国民党政府航空委员会空军通信学校教官、编辑科长、教授科长、研究委员。

1947～1948年在美国俄亥俄州立大学物理系学习，获硕士学位。

1949～1953年在美国哥伦比亚大学物理系学习，获哲学博士学位。

1954～1957年任美国哥伦比亚大学辐射研究所高级研究员。

1957～1959年任美国爱第立脱儿公司高等物理研究员。

1959～1960年任法国科学研究中心原子钟委员会顾问等。

1960～1981年任中国科学院武汉物理研究所研究员、室主任、副所长、所长。

1981～1989年任中国科学院物理研究所研究员、博士生导师。

1989年2月20日病逝于北京。

王天眷，又名郑君平（从事党的地下工作时使用）。1912年4月20日生于浙江省黄岩县潭头村。父亲王卓为辛亥革命烈士，在王天眷出世之前就已为革命献身。王天眷从童年起就深受爱国主义思想的熏陶，对以后的成长有较大的影响。

他于1929年至1932年在上海交通大学预科学习。1932年4月加入中国共产党，并积极参与上海大、中学联抗日救国运动，曾任交通大学党支部书记和共青团上海市法南区委宣传部长。1932至1933年期间曾先后4次被捕，经多方营救出狱。1934年秋考入北平清华大学物理系学习，在此期间他积极参加一二九学生运动，并被选为清华大学学生救国委员会委员，1936年12月重新加入中国共产党，1938年在清华大学（与北大、南开合组为西南联合大学）物理系毕业。1938年至1942年在清华大学无线电研究所工作，任助教。1942年至1943年在重庆大学任讲师。1943年至1947年保留中共地下党员的身份在国民党

王天眷曾任湖北省人民代表大会常务委员会委员（1979～1981），全国政协第五、六、七届委员（1978～1989）。他曾致力于建立中国物理学会波谱专业委员会（现对国外名称为中国磁共振学会），曾任该委员会主任委员（1980～1988）。他还曾担任中国计量测试学会时间频率专业委员会主任委员，中国电子学会量子电子学和光电子学专业委员会主任委员、顾问，《科学通报》编辑委员会委员，波谱与原子分子物理国家重点实验室第一届学术委员会（1986～1989）主任委员。

50年代初，王天眷在哥伦比亚大学攻读博士和任辐射研究所高级研究员期间，参加了C.H.汤斯（Townes）教授领导的微波受激发射（Maser）研究。这一研究，首次从原子、分子中取出相干辐射能量而实现了微波放大和振荡。利用这一全新机理制成的放大器，其噪声系数可接近于1；制成放大器和振荡器，可做成千万年不差1秒的高稳定、高准确的原子时间频率标准；制成波谱仪，可获得比一般谱仪高一个数量级以上的分辨率，并首次观察到氨反演谱线的精细结构。更为重要的学术意义在于，其受激发射机理引导人们探求从微波推至光频的可能性，成为光受激发射（Laser）理论的先导，并最终导致激光的发明，开创了激光新时代。为此，汤斯获1964年诺贝尔物理学奖。作为汤斯研究集体的成员，王天眷以其深厚的物理基础和优良的实验技术参与了该项目的理论和实验工作，为首台氨微波激射器的研制成功做出了贡献。正因为如此，汤斯在获得诺贝尔奖后立即电告王天眷

为促进国际学术交流，1979年，王天眷率中国科学院波谱考察团访美，历时一个月，访问考察了包括美国著名大学、实验室和大公司企业等15个单位。离别19年后重返美国，看到国际上科学、教育和其他方面的迅速发展和变化，联系中国“文化大革命”造成的创伤，他感慨万千，详细写出了考察报告，不但对中国波谱学研究提出了具体意见，还就国家科技、教育有关问题提出了一系列建议。这些建议包括，国家科技经费要有定额，不能时松时紧，要稳定、要有保证；外部对科研机构要少干扰，科学家、技术人员、工人和管理人员要精干配套；要认真重视研究与生产的差别，研究是探索未知或未甚知的自然规律，强调创新、攻坚和突破，生产上要关注的是科学上已经基本解决而投入生产必须解决的与工艺有关的问题，强调稳定和可靠；要探求有效管理科学研究；学术界要加强交流，造成浓厚的学术空气，要提倡尊重别人创造性见解和实验结果，采用时要点名申谢，养成良好的学术道德；要有

王天眷是一位爱国心和责任心极强的优秀科学家。为了永久地纪念他，并以他的精神鼓舞青年科学家，经波谱学界叶朝辉等倡议，通过社会各界集资支持，于1993年成立了王天眷基金会，设立王天眷波谱学奖和武汉物理所王天眷奖，以奖励全国范围内优秀的青年波谱学家和武汉物理所优秀的研究生、研究生导师及优秀的青年科学家。