1928年获得美国宾夕法尼亚大学博士学位后又被聘为耶鲁大学研究员，但当他听到外国将派遣科学考察团到中国采集标本时，深感“中国人的事应由中国人自己来解决，中国的生物资源应该由中国人自己来开采”，毅然放弃优越的工作和生活条件，回到祖国开展生物科学的考察和研究工作。他考察的足迹北到齐鲁、南抵闽粤、西迄川康、东濒海疆，对江浙、皖赣的调查尤为详尽，获得中国原生动物、淡水轮虫分类及生态学研究的第一手资料。

抗日战争爆发后，动植物研究所被日军夷为瓦砾场。身为所长的王家楫，将家眷安置在上海，亲自率领研究所人员撤离南京西迁，先至湖南衡山，继至广西阳朔，最后落脚于重庆北碚。1944年5月，动植物研究所分建为动物和植物两个研究所，王家楫任动物研究所所长。八年抗战期间，条件困难，生活清贫，王家楫团结全所人员，坚持科学研究工作。抗战胜利后，动物研究所迁到上海市岳阳路320号。1948年，王家楫当选中央研究院院士。同年王家楫应邀赴英国考察，历时三个月，1949年2月返国时，正值国民党当局命令中央研究院各研究所迁往台湾。王家楫同各所所长一起，并团结本所职工，不顾国民党的威胁利诱，展开护所斗争，拒绝迁台。1949年5月，上海解放，王家楫把动物研究所完整地保护下来，交到了人民手里。