训诂
作为徽派朴学的嫡系真传大师，王念孙运用就古声以求古义、从假借字以求本字和以意参逆而不墨守的方法和态度，从事训诂，取得了令人瞩目的成绩。由于中国古代文字学重形不重音，王念孙针对这一局限，用了十年的时间，采取为《广雅》作注的形式，援引经传，旁采众说，详加考证，就古声以求古义，改正原书错字、漏字、衍字等讹误甚多，遂写成《广雅疏证》，该书颇具创见，对中国古代训诂学的发展作出了很大的贡献。其自言：“训诂之旨，本于声音，字之声同声近者，经传往往假借，学者以声求义，破其假借之字而读以本字，则涣然冰释。”其子王引之“大人之治经也，诸说并列，则求其是，字有假借，则改其读。盖熟于汉学之门户而不囿于汉学之藩篱者也。”
王念孙除精通训诂外，对于校勘，最擅专门，对文字谬讹、句读错乱、音训异同一一加以考辨，用力甚勤，且多创见。对《淮南子. 内篇》订正字句错误九百余条，用归纳法从这些误例中得出古书“致误之由”，凡得六十二例。这六十二例，总结出古书误例的规律性，是王念孙校勘古书字句错误的经验总结，被后人用作校勘其他古书的通例，具有广泛意义和深远影响。其子王引之“述所闻于父”而撰成的《经义述闻》一书，也有不少校勘内容，书末卷三十一、三十二所载“通说”五十三条，更为精粹所在。又有《经传释词》一书，专为解释经传中的语词而作，自九经、三传以及周秦两汉之书，凡有虚词的文句，都一一搜讨，诠释虚词凡一百六十个。做到“揆之本文而协，验之他卷而通”，为后来研究虚词开辟了一条门径，影响极大。在校勘方面，他还提出三个勇改和三个不改的主张，非常精当，为古籍校勘提供了良好的范例。
水利
于经史之外，王念孙还精熟水利，曾在工部为官期间著《导河议》上下篇及奉圣旨纂《河源纪略》，“议者或误指河源所出，念孙力辨其讹，议乃定，《纪略》中《辨讹》一门，念孙所撰也。”（《清史稿》）罢官之后，每日以著述自娱，著有《读书杂志》，对于古义晦涩、腾抄误写及后人点校妄自更改之处，皆一一更正。其中一字之考证，博及万卷之书，其精于校雠由此可见一斑。《清史稿》称颂高邮王氏一门：“清经术独绝千古，高邮王氏一家之学，三世相承，与长洲惠氏相埒云。”