1996年10月，王国栋担任轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（东北大学）主任（至2004年7月）。

2004年7月，王国栋担任轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（东北大学）学术委员会副主任。

2005年，王国栋当选中国工程院院士，隶属于化工、冶金与材料工程学部（金属压力加工）。

王国栋在热轧钢材控轧控冷（TMCP）、中厚板核心轧制技术、板形控制及轧制过程的数字化与智能化、薄带连铸基础研究与工业化技术、轧制过程研发平台开发建设等方面做出创新成果。在低碳铁素体/珠光体钢强韧化的研究中，提出晶粒适度细化、复合强化等学术思想，解决了提高材料抗拉强度、降低屈强比和在现有轧机上生产等关键问题；承担国家重大技术装备研制等项目、集成和开发了3500大型中厚板轧机控轧控冷、中厚板轧制钢材组织性能预测与控制、中厚板生产线自动控制等技术，形成了具有中国自主知识产权的成套中厚板核心轧制技术，闯出了大型中厚板轧机实现国产化的新路；综合运用数字化、智能化等方法，进行板带钢板形控制、钢材组织性能预测等方面的研究，利用轧制过程得到的海量信息，进行轧制过程优化与数模调优；开发以超快速冷却为核心的新一代TMCP工艺，研究热轧钢铁材料在超快速冷却条件下的综合强化机制、工艺技术以及产品全生命周期评价技术，实现了钢铁材料性能的全面提升和减量化生产；开发的现代轧制技术、装备和产品研发创新平台，在钢铁企业技术中心、研究院大面积推广应用，大幅度提升了钢铁企业的自主创新能力。

截至2017年11月，王国栋所发表的论文被SCI、EI收录200余篇次；完成专著6部、译著4部。

截至2017年11月，王国栋先后承担了国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技攻关计划和国家自然科学基金等多个重大项目。

截至2017年11月，王国栋先后获得国家科技进步奖一等奖1项，二等奖1项，省部级科技进步奖15项。

在研究生培养中，王国栋要求研究生做论文坚持高目标、高起点，在学科前沿进行科学探索，做创新性工作，他的实验室还把学术交流作为培养研究生创新意识的一个重要举措。王国栋秉承“实践出真知，实践出人才”的原则，将年轻人投入到生产第一线，让他们在实践中增长才干，成长成熟，在短时间内由一个仅仅经历家门到校门的学生成长为一名领域内的专家。王国栋认为对于年轻人来讲，通过自己解决问题，建立自信，肯定自我，才是受用一辈子的。王国栋坚持对学生进行多学科交叉教学，从各个不同的环节对学生进行全面培养。为了能够跟上信息技术的发展，几乎实验室的每一位研究生都掌握了良好的计算机实用技术和软件开发技术。

2015年7月15日，王国栋为东北大学分营常规营的营员们进行了一场名为“感受科技之光”的讲座，他希望，作为实现祖国伟大复兴的新力量，每一位学生都应该做真学问、真做学问，将务实和创新结合起来。

截至2017年11月，王国栋先后培养博士36人，硕士34人。

王国栋先后担任中国金属学会常务理事、中国金属学会学术工作委员会副主任委员、中国金属学会轧钢学会副理事长、中国金属学会轧制理论及新技术开发学术委员会主任；中国材料研究学会第四届理事会理事、荣誉理事；辽宁省金属学会理事；2011钢铁共性技术协同创新中心副主任；《轧钢》编委会主任委员；《Steel Research International》、《钢铁研究学报》、《冶金自动化》、《塑性工程学报》、《宽厚板》等期刊的编委或顾问。

王国栋数十年如一日地以钢铁般的意志“鏖战”在钢铁绿色轧制技术的第一线，在轧制关键共性技术等方面取得了一个个有重大意义的创新成果，为中国超级钢的开发、生产和应用走在世界前列作出了突出贡献。（《经济日报》评）

王国栋治学严谨，学风正派，勇于开拓，深入实际。忠诚党的教育事业，教书育人，带领实验室面向国民经济主战场，形成了凝聚团队、深入现场、躬行实践，成为促进中国轧制技术发展和钢铁工业进步的有生力量，在中国轧制领域有良好的学术声誉和影响。（东北大学评）