1942年，小學畢業，考取了位于合川縣的國立第二中學。
1946年，隨家一起回到南京，轉入社教附中（后更名為南京市立六中）就讀高中二年級。
1948年，高中畢業考入浙江國立英士大學數學系。
1950年，因初步大學院校調整計劃，王元轉入浙江大學。
1952年，從浙江大學畢業，因成績名列前茅，經陳建功、蘇步青推薦到中國科學院數學研究所，一年后又被分配到該所數論組師從華羅庚先生。
1952年-1978年，在中國科學院數學研究所工作，歷任助理研究員、副研究員。
1978年，被提升為中國科學院數學研究所研究員。
1980年，當選為中國科學院學部委員（院士）。
2021年5月14日，因病醫治無效，在北京逝世，享年91歲。
1990年，獲陳嘉庚物質科學獎。
1994年，獲何梁何利獎。
1984年，榮獲“國家級有突出貢獻的優秀中青年專家”稱號。
1999年，獲華羅庚數學獎。
中國人民政治協商會議全國委員會（第六屆至第九屆）委員
中國數學會理事長
中國科學院數學研究所學術委員會主任
《數學學報》主編
中國密碼學會名譽理事長
聯邦德國《分析》雜志編輯
新加坡世界科學出版社顧問
斯普林格《圖論與組合》雜志編委
中國科學技術協會常務委員
中國數學奧林匹克委員會主席
