長期從事有機化學的教學工作，先後為本科生主講《有機化學》、《高等有機化學》、《有機合成工藝學》、《化學專業英語》等課程，為研究生主講《金屬有機化學》和《生物有機化學》等課程，講授的《有機化學》是安徽省精品課程。先後榮獲全國優秀教師和安徽省教學名師稱號，教學研究獲安徽省優秀教學成果三等獎和二等獎。
壹直從事有機合成反應的研究，作為主持人完成國家自然科學基金、教育部優秀青年教師資助計劃、教育部科學技術重點項目和安徽省優秀青年科技基金等項目20余項；從2001年起連續7次獲國家自然科學基金項目連續資助（2001，2003，2005，2007，2009，2011，2013）。公開發表學術論文260余篇（國際有影響期刊論文150余篇，影響因子大於6.0的期刊論文35篇，其中SCI收錄200余篇，發表論文被SCI收錄論文他引3000余次，單篇論文被SCI引用最高131次）。在美國和英國參與出版著作2部，獲國家發明專利授權2項。科學研究分別獲安徽省科學技術（自然）壹等獎（2013-R1），教育部自然科學二等獎（2013-R1），安徽省科學技術（自然）二等獎（2005-R1），浙江省教委科技進步壹等獎，浙江省高等學校科技成果壹等獎和安徽省高校科技進步三等獎。
入選中組部國家特殊支持計劃“百千萬工程領軍人才”(2014)和國家人事部等7部委“新世紀百千萬人才工程”國家級人選(2006)，教育部優秀青年教師資助計劃(2002)；是首批安徽省學術技術帶頭人，安徽省傑出專業技術人才(2011)，安徽省中青年學科帶頭人，安徽省重點學科帶頭人，安徽省高校重點實驗室學術帶頭人，安徽省省級科技創新團隊學術帶頭人，安徽省省級教學團隊帶頭人；從1994年起享受安徽省人民政府和國務院特殊津貼(2013)。
王磊是中國化學會第26、27、28屆理事，中國化學會有機專業委員會委員，安徽省化學會第7、8屆副理事長，國家自然科學基金委評議專家，教育部高等學校化學類專業教學指導委員會委員，安徽省人民政府學位委員會委員，安徽省高等學校設置委員會委員，以及國際著名化學期刊: Chem.Rev., J.Amer.Chem.Soc., Chem.Commun., Chem.Eur.J., Adv.Synth.Catal., Org.Lett., J.Org.Chem., Org.Biomol.Chem., Eur.J.Org.Chem., Tetrahedron, Tetrahedron Lett., Catal.Sci.Technol., ChemCatChem., ChemSusChem., Bioorg.Med.Chem. 等50余種國際化學專業期刊特約審稿人 。