3岁随外祖父学习武艺。身材魁梧，膂力过人，能开强弓。明崇祯九年(1636年)考中浙江乡试武科解元。后又投拜总兵马龙、应天副将刘穆为师，勤学苦练，武艺日精。明亡后，王玉璧连续三科未参加会试，按例被革去举人。后经外祖父劝说，于清顺治八年(1651年)再应浙江乡试武科，武艺超群，内场试策论，为文立论得体，中解元。次年，进京参加会试，中会元；殿试各科保持优等，钦点一甲一名武状元，入选一等侍卫。历代富阳武科“连中三元”者仅此一人。十年，出任福建都督佥事，亲自教练土卒，加强武备。其时，适值郑成功举兵反清，攻陷漳州、泉州等地。王玉璧奉命抵御，屡立战功，因擢升陕西延绥定边都督同知，任内整饬营规，革除陋习；新练一军，教以野战之法。同时，利用练军闲暇，令士兵屯田，以充实军粮储备。后调任天津总兵，所属各地城池坚固，军容整肃。平时律己甚严，以身作则，双锏终日不离身，以示常备不懈。于60岁时，上疏乞休，退居故里，自号“戟庐居士”，日以吟咏、练武自娱。其诗词格律严谨，清新可诵。