王卓然1893年5月24日出生在撫順市城區(qū)蓮島灣村的一個普通農(nóng)民家庭。1911年，他考入奉天兩級師范。其間他參加了青年基督教會，先后結(jié)識了張學(xué)良、閻寶航、杜重遠(yuǎn)、盧廣績等東北進(jìn)步人士并成為摯友。1919年秋，王卓然考入北平師范大學(xué)，兩年后，畢業(yè)返回奉天任省教育廳視學(xué)。1923年秋，他獲官費(fèi)到美國紐約哥倫比亞大學(xué)留學(xué)深造。
王卓然為了使美國人民廣泛地了解中國的歷史和現(xiàn)狀，他準(zhǔn)備了介紹中國歷史和日本侵華罪行的講稿于假期在美國講演，足跡遍及美國各地。1928年8月，王卓然回到奉天，剛主政的張學(xué)良聘他任東北大學(xué)教授、東三省保安總司令部咨議兼作自己子女的家庭教師。自此，王卓然逐漸成為張學(xué)良的得力助手。
“九一八事變”時，王卓然陪伴張學(xué)良在北平治病。9月27日，他與流亡進(jìn)關(guān)的東北愛國人士高崇民、閻寶航、盧廣績等在北平成立了“東北民眾抗日救國會”，被選為執(zhí)行主任委員。救國會得到張學(xué)良的暗中支持，在東北民眾抗日斗爭中起到了重要的組織領(lǐng)導(dǎo)作用。救國會派車向忱、高鵬等人負(fù)責(zé)與東北抗日義勇軍的聯(lián)絡(luò)，有力地指導(dǎo)了義勇軍的對敵斗爭。救國會成立不久，王卓然提議創(chuàng)辦《覆巢》報(該報后改為《東方快報》)，他被任命為社長。該報以揭露日本軍國主義侵華罪行、抨擊國民黨當(dāng)局不抵抗政策、反映東北人民的意愿為主旨。 1937年“七七事變”發(fā)生，王卓然與東北抗日救亡總會的領(lǐng)導(dǎo)人相繼到了重慶，他被選為國民參政會參政員。他站在抗日的立場上，呼吁國共合作，團(tuán)結(jié)抗日，釋放張學(xué)良將軍。王卓然的提案得到了周恩來、董必武、鄧穎超等共產(chǎn)黨參政員的支持。1945年8月，抗日戰(zhàn)爭勝利后，蔣介石欲發(fā)動內(nèi)戰(zhàn)，王卓然參加了由在渝的東北名流寧武、閻寶航等人成立的“東北政治建設(shè)協(xié)會”，呼吁停止內(nèi)戰(zhàn)、和平建設(shè)中國。他與閻寶航等人還常去曾家?guī)r50號向周恩來請教。1946年5月4日，王卓然與許德珩等科技、文化界知名人士發(fā)起成立了“九三學(xué)社”，為和平民主的實現(xiàn)作進(jìn)一步的努力。 1946年夏，內(nèi)戰(zhàn)終于爆發(fā)，王卓然見和平無望到日本從事貿(mào)易。新中國成立后，他捎信給周總理，請求回國工作。1951年5月，他歷經(jīng)磨難，毅然回到祖國的懷抱。王卓然回國后，用自己的大部分積蓄在京、津兩市創(chuàng)辦兩所少年兒童科學(xué)教育館和3所幼兒園，從事科普活動。周恩來總理親自安排他到國務(wù)院參事室任參事，從事文字改革和科普工作。
王卓然于1975年去世。作家駱賓基在紀(jì)念他的書《王卓然史料集》中作了“愛國精神永存”的題詞。這是對王卓然一生的高度評價。