1939年，王广厚出生于安徽省合肥市肥西县三河镇。

1963年，王广厚毕业于北京师範大学物理系。9月在南京大学外语系修习英文（至1967年12月）

1968年，王广厚结束修习之后，留南京大学物理系任教。

1980年6月，王广厚作为访问学者，前往美国纽约州立大学物理系（至1982年8月）。

1990年10月，王广厚作为客座教授，前往德国萨尔兰大学新材料研究所（至1991年10月）。

2011年12月9日，当选为中国科学院数学物理学部院士。

王广厚在国际上首先提出区分异同位素团簇和相同同位素团簇，发现了溅射离子团簇的同位素效应。首先观察到硅团簇表面振动模及其量子特性、氟化锂团簇一阶和多阶拉曼散射和声学声子增强效应。发现包裹团簇的纳米喷射以及金团簇在硅晶表面形成的纳米结构具有多道共振隧穿特性。建立了过渡金属团簇经历金属—非金属、磁性—非磁性转变的尺寸方程。揭示了金属原子线的生长序列及其由原子链状经螺旋多壳结构向晶态的演变规律。带领研究组自行设计和研製成功多台团簇实验装置，并以团簇为基元製备了多种具有奇异性质的纳米结构和材料及量子器件。

王广厚发表学术论文320多，其中在Phys.Rev. Lett.,Phys Rev, Appl. Phys. Lett., Adv. Mater等国际学术刊物（SCI）发表论文180篇，着有两卷本《粒子同固体相互作用物理学》（上、下册）和《团簇物理学》等学术着作。

王广厚被国际会议邀请作特邀报告10多次，主持了首届“团簇科学和原子工程国际研讨会”（1995）、“团簇科学和纳米技术国际研讨会”（2002）、“中德团簇和纳米粒子研讨会”（2003），以及作为大会主席将主持“第12届小颗粒与无机团簇国际会议”（ISSPIC―12）（2004）。

王广厚主持完成国家自然科学基金重大项目“原子团簇的化学与物理”（1988―2002）。

王广厚先后获得包括国家自然科学二等奖、教育部科技进步一等奖等多项奖励及多项发明专利。1995年光华科技基金奖等部、省奖11项，获国家授权的发明专利2项。

王广厚在南京大学主要讲授《团簇物理学》。

王广厚先后培养研究生共45名，其中博士生32人，获得2003年全国优秀博士学位论文1人。

王广厚在中国国内率先开展原子团簇物理的实验和理论研究并取得了一系列创造性成果。。（《神州学人》评）