王恩哥主要从事凝聚态物理研究，在纳米新材料探索及其物性、原子尺度上的表面生长动力学以及受限条件下水的复杂形态等方面做出了有重要影响的工作。他首先提出利用掺杂来调制纯纳米管的结构和物性，与合作者首次制备出管状碳纳米锥、CN聚合纳米钟和BCN单壁纳米管；与合作者共同发现并证实了表面原子运动的一些新规律，完善和发展了原子尺度的薄膜/纳米结构生长动力学；与学生在SiO2表面预言并发现了一种全新的二维镶嵌冰，建立了有助于解释冰表面预融化的新序参量。已在国际学术期刊上发表论文260余篇（包括Science, Nature Nanotechnology，Physics Review Letters, J. Am. Chem. Soc.）, 在国际学术会议上做邀请报告70余次，获国家发明专利5项。

王恩哥2005年获第三世界科学院物理奖；德国洪堡研究奖；周培源物理奖；2004年获国家自然科学二等奖；2003年获世界华人物理学会“亚洲成就奖”；北京市科学技术一等奖；中国科学院杰出成就奖；2008年获美国斯坦福大学“GCEP”访问学者称号；香港理工大学“杰出中国访问学人”称号；1996年获香港“求是”青年学者称号；1994年入选中国科学院“**计划”。

王恩哥现为美国物理学会Fellow，英国物理学会Fellow，香港大学物理系荣誉教授，日本国立材料研究所、智利大学和英国伦顿大学国际学术顾问，国家中长期科技规划“量子调控”专项副组长。同时担任《Journal of Physics: Condensed Matter》，《Solid State Communication》，《IEEE Transactions on Nanotechnology》等国际学术期刊的副主编或编委。2002年10月-2005年9月任国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP）专业委员会副主任。