在围手术期肺功能的研究领域，王俊教授在中国乃至世界都有显著的地位。他建立了中国术前定量预测肺切除术后肺功能的核素检查方法，显著提高了胸外科手术性评估的水平，大大缩短了我国在该领域与发达国家的差距。他在国际上首先证明DLCO较MVO2能更准确预测术后肺部并发症；DLCO与术后并发症和死亡率有关，而与长期生存率无关。他的新观点在国际杂志发表后，被近年出版的国外胸外科教科书和专著广泛引用。他也因此荣获了2001年北京市科技进步三等奖和中华医学会中青年外科奖。
王俊教授的重要成就还包括开创了我国的肺气肿外科手术新领域。1996年，他成功地完成了我国第1例肺气肿肺减容手术。在卫生部科研基金的资助下，他研制出有自主知识产权的国产牛新包垫片并规模应用于临床，为肺减容手术在我国的普及和发展提供了可能。主编了国内部肺气肿外科专著，撰写了多篇文章。为规范肺减容手术方法，他还成功地主办了4届全国肺气肿肺减容手术学习班，组织成立了由多家全国大医院参加的全国肺气肿肺减容手术协作组。电视纵隔镜是近年在国外刚开展的一项新技术。2001年，王俊首先将该技术引进我国，并成功的应用于临床，为诊断不明的纵隔占位和肺癌患者提供了一种、微创的诊断和分期手段，并完成了国内第1例纵隔镜下纵隔囊肿摘除术等高难手术。另外，王俊教授在胸部小切口手术，食管狭窄的扩张等方面也有着丰富的经验。翻开十余年来中国胸外科领域的文献，可以清楚地看到，几乎所有的学科重大进展都与王俊这个名字有关。
目前，王俊教授还承担国家（自然基金）、卫生部、北京科委及北京大学等多项研究课题，从事着肺癌和食管癌基因方面的基础研究，以及新的手术方法、技术和器械的临床应用研究。并与北京大学医学部柯阳主任合作承担北京市科委重大项目（中国肺癌研究资助基金）--中国肺癌规范化和个体化方案的研究建立和推广。共发表学术研究论文200余篇。
1992年创立了我国一门新学科---电视胸腔镜和胸部微创外科。至今，已成功地完成了胸腔镜外科的绝大多数中国第1例手术，至今在手术难度、手术种类和手术数量上居于国内和国际先进水平。先后举办了16期全国电视胸腔镜外科手术学习班和10届全国电视胸腔镜外科学术研讨会，培养了全国80%以上的胸腔镜外科医师，人数已达上千名。 1987年建立了中国术前定量预测肺切除术后肺功能的核素检查方法，显著提高了胸外科手术性评估的水平，大大缩短了我国在该领域与发达国家的差距。1997在国际上首先证明DLCO较MVO2能更准确预测术后肺部并发症;DLCO与术后并发症和死亡率有关，而与长期生存率无关。这些新观点在国际杂志发表后，被近年出版的美国胸外科教科书和专著所引用。 1996年1月，成功地完成了我国第1例肺气肿肺减容手术，开创了我国的肺气肿外科新领域。在卫生部科研基金的资助下，研制出有自主知识产权的国产牛新包垫片并规模应用于临床，为肺减容手术在我国的普及和发展提供了可能，还成功地主办了4届全国肺气肿肺减容手术学习班，主编了国内部肺气肿外科专著《肺气肿外科诊治》。 1999年和2002年先后将近年来在国外刚开展的电视纵隔镜和电视硬气管镜技术引进我国，并成功的应用于临床，为诊断不明的纵隔占位和肺癌患者提供了一种、微创的诊断和分期手段，为大气道疑难疾病的提供了又一更有效方法。 在国内早开展全胸腔镜下肺叶切除早期肺癌，此项技术已达国际先进水平，现在无论从手术技术、手术例数、手术难度等均在国内处于首位。 先后承担国家(自然基金)、卫生部、北京科委及北京大学等多项研究课题，从事着肺癌和食管癌等领域的基础研究，以及新手术方法、技术和器械的临床应用研究，2011年荣获教育部高等学校科学研究成果科技进步一等奖，并在2012年获得国家科技进步二等奖。