1916年（中华民国五年）11月17日，王鸿祯出生于书香门第家庭，父亲为前清秀才。1929年（中华民国十八年），进入临沂山东省立第五中学（山东省立临沂中学）学习。1933年（中华民国二十二年）父亲去世，家境进一步衰落，王鸿祯随哥哥赴北平求学，由于对绘画的喜爱，一度就读于北平美术专科学校。
1935年（中华民国二十四年），王鸿祯报考了北京大学、清华大学和北洋大学三所名校，均被录取，最后进入北京大学学习地质学。
1937年（中华民国二十六年），王鸿祯写的《评顾登堡著：地壳构造与大陆分布》一文，经高振西老师推荐在《地质论评》发表，成为他撰写和发表学术文章的起点。
1938年（中华民国二十七年），王鸿祯参加了“湘黔滇步行团”，行程1600公里。沿途在原清华大学地学系系主任袁复礼教授指导下，观察地质现象和地层剖面，学习作记录、采标本等。期间王鸿祯陆续在《地质论评》上发表了《山脉之基底部分与基底山》（波勃诺夫著）、《地壳之格架状构造》（波勃诺夫著）、《大规模地壳构造之成因》（诺克著）等讨论大地构造的书评，较早地接触了全球构造的学术内容。 王鸿祯院士
1939年（中华民国二十八年），毕业于北京大学地质系留校任教，曾担任普通地质学、地史学、古生物学、地层学和地形测量等多门课程的助教。同年加入中国地质学会，协助主持昆明分会工作的孙云铸教授，积极组织学会活动。
1944年4月（中华民国三十三年），中国地质学会在贵阳召开第20届年会，王鸿祯被推荐为《地质论评》编辑，是12位编辑中最年轻的一位。
1945年（中华民国三十四年），王鸿祯考取公费留英，11月进入剑桥大学，他带去了几百片骨骼构造保存极佳的珊瑚薄片和丰富的实际资料。大英博物馆研究六射珊瑚的H.D.托马斯（Thomas）博士对他进行四射珊瑚的研究起了启迪作用。
1947年6月（中华民国三十六年），王鸿祯获哲学博士学位。论文《从骨骼微细构造观点论四射珊瑚分类》发表于伦敦皇家学会哲学丛刊（1950）。这项开拓性的研究成果，引起了国际珊瑚古生物界的注意。1947年底，王鸿祯回国，在北京大学地质学系任副教授，讲授地史学，同时，参加中国地质学会北平分会活动。
1949年12月，中国地质学会第25届年会分别在南京、北京两地举行。王鸿祯参与北京会区筹备工作，并在会上宣读了集体讨论后撰写的年会报告《地质学的新方向和新任务》（《地质论评》第15卷第1—3期，1950年）。
1950年，王鸿祯晋升为教授，并兼任北京大学秘书长。同年，作为特邀代表参加全国自然科学工作者代表大会。