1982年，因为发现反西格马负超子，他们荣获国家自然科学一等奖。王淦昌得了3000元奖金。他把这笔钱全部捐赠给原子能研究所职工子弟中学，作为奖学金。他说，他是想为娃娃们的父母减轻一点负担，使他们为原子能事业更好地工作。这也体现了老一代科学家对祖国未来的建设者，寄予极大的期望。
1959年6月，赫鲁晓夫领导集团背信弃义，撕毁两国政府签订的关于苏联援助中国建设原子能工业的协定和合同，撤走专家，企图把中国原子能事业扼杀在摇篮里。党中央决定自力更生建设核工作。
为了集中力量，突破原子弹技术难关，一批优秀的科学家和工程师，从中国科学院和全国各有关部门，集中到了北京核武器研究所。
1961年3月的一天，回国不久的王淦昌，精神抖擞，健步登上二机部大楼，在二楼的部长办公室里，刘杰、钱三强正在等着他哩。刘杰部长向他转达了党中央的决定，要求他3天之内到核武器研究所报到。这个决定对王淦昌来说，就是要他从熟悉的、并且已经取得重要成果的基础研究工作，改做他不熟悉的应用性工作。他脑子里一下就联想到40年代初期，国际上有一批物理学家，突然“失踪”了……他，没有多想，没有犹豫，随即愉快地表示：“以身许国。”
汽车离开了二机部大楼。王淦昌陷入了沉思：“3天？”他想起了刚才刘杰同志向他转达的周总理的口信：这是政治任务。我们刚起步的国防尖端事业，需要尖端人才，需要第一流的科学家！我们的祖国，需要更加强大。是啊，自己一生所追求的、并且为之奋斗了几十年的，不就是祖国的强盛吗？他深深地感到，党和国家对自己是多么信任，寄托着多大的期望啊！第二天，他就到核武器研究所上班了。从此，他隐姓埋名，默默地为这神圣的事业奋斗了16年。
王淦昌负责物理实验方面的领导工作。开始，爆轰物理实验是在离北京不太远的长城脚下进行的。当时，核武器研究所没有试验场地，是借用解放军的靶场。王淦昌和郭永怀来到了靶场，走遍了靶场的每一个角落，和科技人员一起搅拌炸药，指导设计实验元件，指挥安装测试电缆、插雷管，直到最后参加实验。一阵阵“轰”、“轰”的爆破声，震撼着古老的长城，一年中，他们做了上千个实验元件的爆轰实验。到1962年底，基本上掌握了获得内爆的重要手段和实验技术。
1963年春天，王淦昌带头离开北京，离开自己的家和亲人，到西北核武器研制基地去工作。那时候，基地刚刚开始建设，各方面条件都很差，又是在海拔3200米的青海高原，高寒缺氧，气压低，水烧不开，馒头蒸不熟，年轻人走路快了都喘气。在这样困难的情况下，王淦昌仍坚持深入到车间、实验室和试验场地，去了解情况，指导工作，兴致勃勃地和同志们讨论问题，常常和大家一起工作到深夜。对每项技术，每个数据，每次实验的准备工作，他都一丝不苟，严格把关，保证了一次一次实验都获得成功。
就在这一年中，王淦昌到广州开会，见到了陈毅副总理。陈毅副总理作了一个握紧拳头，然后猛地展开的手势，问王淦昌：“你那个东西什么时候响？”王淦昌满有信心地答道：“再过一年。”陈毅副总理高兴地说：“好，有了这个，我这个外交部长腰杆就更硬了。”
1964年10月16日下午3时，茫茫戈壁滩上，升起了一个巨大的火球，接着是轰轰轰的爆炸声……原子弹爆炸了！在观察所里的人们叫着，跳着，抱着，互相祝贺，王淦昌流下了激动的热泪。
中国第一颗原子弹爆炸成功后，过了两年8个月，1967年6月17日，中国第一颗氢弹又爆炸成功了，使中国成为世界上从原子弹到氢弹发展最快的国家（苏联用了4年，英国用了4年7个月，美国用了7年4个月，法国用了8年6个月）。这里面有王淦昌的心血，人们称他为核弹先驱。他却谦虚地说：“这是成千上万科技人员、工人、干部共同努力的结果，我只是其中微不足道的一员。”
1969年，王淦昌被任命为核武器研究院副院长。在这期间，他又成功地领导了中国前三次地下核试验。
对第一次地下核试验，上级明确要求，务必在国庆20周年前打响。并且要求保证成功，保证安全。当时，王淦昌已经年逾花甲，又是处在动乱时期，要担负这样重要的任务，要促生产，可真不容易啊！
他亲自深入车间，和工人同志们谈心，到职工宿舍，耐心地做思想工作，科技人员和工人师傅的实干精神，支持着王淦昌满怀信心地去完成试验任务。