王俊在中國早成功開展電視胸腔鏡手術，探索出絕大多數胸腔鏡手術的中國術式，并一直在手術例數和難度上居地位。主持制訂了胸腔鏡手術國家規范，引領中國胸外科完成了從傳統開胸到現代微創的轉型升級。創建中國肺癌微創綜合診療技術體系，研創出被柳葉刀腫瘤命名的肺癌手術“王氏技術”，解決了中國肺癌手術的獨特難題，推動了中國肺癌微創手術的普及。早期肺癌的系列創新研究成果寫入多項國際指南

王俊教授在肺癌和食管癌等胸部腫瘤診斷和中具有很高的造詣。他在我國首先開展并積極倡導肺癌術前的縱隔鏡病理分期和規范化，使之與國際接軌，從而顯著提高了肺癌的效果。

在圍手術期肺功能的研究領域，王俊教授在中國乃至世界都有顯著的地位。他建立了中國術前定量預測肺切除術后肺功能的核素檢查方法，顯著提高了胸外科手術性評估的水平，大大縮短了我國在該領域與發達國家的差距。他在國際上首先證明DLCO較MVO2能更準確預測術后肺部并發癥；DLCO與術后并發癥和死亡率有關，而與長期生存率無關。他的新觀點在國際雜志發表后，被近年出版的國外胸外科教科書和專著廣泛引用。他也因此榮獲了2001年北京市科技進步三等獎和中華醫學會中青年外科獎。

目前，王俊教授還承擔國家（自然基金）、衛生部、北京科委及北京大學等多項研究課題，從事著肺癌和食管癌基因方面的基礎研究，以及新的手術方法、技術和器械的臨床應用研究。并與北京大學醫學部柯陽主任合作承擔北京市科委重大項目（中國肺癌研究資助基金）--中國肺癌規范化和個體化方案的研究建立和推廣。共發表學術研究論文200余篇。