1979年—1986年，就读于北京大学地质学系，先后获学士、硕士学位。

1986年—今，历任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究实习员、助理研究员、副研究员、研究员，古哺乳动物室主任、副所长、学位委员会主任、学术委员会副主任。

其间，1988年—1993年，在中国科学院研究生院及古脊椎动物与古人类研究所读研究生，获博士学位；1995年—1997年赴美国卡内基自然历史博物馆做博士后研究；

2007年—今，任美国卡内基自然历史博物馆客座研究员。

王海冰和王元青团队，在热河生物群中发现了一件属于白垩纪的真兽类化石，并确定其为早期真兽类新物种，命名为“梦幻小兽”。王元青介绍，它的梦幻之处在于，作为最早的真兽类哺乳动物之一，它显示出了现代兽类哺乳动物中耳的典型特征，填补了兽类早期演化的空白。这件化石发现在辽宁喀左羊角沟下白垩统九佛堂组地层中（距今约1.2亿年），通过对模式标本的高精度CT扫描，研究团队重建了梦幻小兽头骨形态——首次发现了早白垩世真兽类的中耳骨骼形态，包括外鼓骨、锤骨、砧骨和镫骨；其下颌的麦氏软骨沟已完全退化，表明中耳听小骨已完全脱离下颌，具有典型哺乳动物中耳的特征。“由于化石保存问题，哺乳动物中耳早期演化的讨论一直缺乏直接的化石证据。”王元青介绍，梦幻小兽的发现填补了这一空白。研究团队对比了梦幻小兽与同地点发现的另一种古生物九佛堂传夔兽，“后者保留了较为纤细的骨化麦氏软骨，这表明在兽类演化的早期阶段，即使在系统关系很近的物种中，中耳形态也存在一定程度的变异”。同时，梦幻小兽中保存了完整的、马鞍型的锤骨-砧骨关节，与目前已知的基干类群区分明显，而与现代兽类一致。“这是最重要的发现之一。”王元青说，这一发现为有关早期哺乳动物锤骨-砧骨关节方式转换问题的讨论提供重要参考依据以及新的思考。此外，研究发现梦幻小兽中耳与现生兽类的“小型中耳”最为接近。“我们没有建立新的类型，而是将其归为小型中耳。”王元青说，具有“小型中耳”的现生哺乳动物都适应高频听力，梦幻小兽和九佛堂传夔兽中耳、内耳结构表明早期真兽类很可能具备了比其他同时期哺乳类更加灵敏的听觉，尤其是高频听力。“经过综合研判，我们认为兽类哺乳动物听觉器官和取食器官趋离演化是独立发生的。”王元青说，科研团队在早白垩世真兽类的持续研究，对其听觉器官（中耳、内耳）的演化创新以及磨楔式牙齿结构的完善提出了很多新观点，将为现代哺乳动物听力能力的提高和生态空间的拓展奠定重要基础。