王恂字敬甫，中山唐县人。父王良，金末为中山府的一个小官吏，后弃官而潜心于宋之程颐、程颢兄弟之理学，对于天文律历无不精通，年九十二岁卒。
恂禀性聪悟，三岁就能识字，母刘氏教他读《千字文》，他过目成诵。六岁开始上学，十三岁学习《九章算术》，造诣颇深。定宗皇后元年(1249)，太保刘秉忠北上，途经中山，见恂甚为赏识。秉忠南还后，王恂即拜秉忠为师。
宪宗三年(1253)，秉忠推荐其给世祖，召见于六盘山，命为太子裕宗之伴读。中统二年(1261)，擢升为太子赞善，这时王恂已二十八岁。三年，裕宗封燕王，为中书令，兼管枢密院事，令两府大臣：凡有禀报，必告诉王恂。中书左丞许衡汇集唐、虞以来良言善政为书进呈皇上，世祖命恂讲解，且命太子以王恂为师。又诏令恂慎重照顾太子饮食起居，凡是不当接触的人不准在太子左右。恂说“：太子是国家的根本，负有国家存亡的重任，当请德高望重的人与太子住在一起。何况太子兼领中书省枢密院两处政务，应当所有的诏令都必须看，一切政务都应一一过问，凡因犯罪而免官的人，不能再用，军官在更换之际尤不可选用那些不好的人。人民虽愚昧且信仰鬼神，但变乱之后，只要我们不存疑惧，他们反抗之心就会变为对朝廷忠厚之心。”这些话帝深以为然。
恂早已以算术著名，裕宗向他求教，王恂说“：算数只六艺之一，而定国家、安人民才是头等大事。”因此，他每当侍奉裕宗时，必阐述三纲五常、求学之道以及历代治乱兴亡的原因。又以为期不远的辽、金政事为例，区别其善恶，议论其得失，进呈皇太子。裕宗问他关于修养心性的意义，恂说：“许衡曾说过，人心如印版，印版不错位，虽千万张纸也不会有差错；若印版错了，印在纸上没有不差错的。”裕宗深以为然。帝挑选勋戚子弟拜王恂为师。恂随裕宗至称海抚慰军士，把所领学生交许衡教导，衡告老还乡后，还是令恂为国子祭酒主管国子生教育，国学之制实从此开始。
世祖以本朝所沿用的金《大明历》不精确，知恂精于算术，命他修正。恂则荐举许衡，于是召衡赴朝领改历事，而参预的官员全由王恂安排。恂与衡及杨恭懿、郭守敬等，参考四十余家的历书，日夜观测天象，做精密推算，创立新历法，详见《郭守敬传》。至元十六年(1279)，授王恂为嘉议大夫、太史令。十七年新历书编成，赐名为《授时历》，颁行天下。
至元十八年，王恂因父亲去世哀痛过度，损伤身体，不久病卒，年四十七岁。王恂患病期间，裕宗多次遣医去诊治，去世后又赐钞二千贯为安葬费。世祖为褒其定历法之功，赐王恂家钞五千贯。延..二年(1315)，赠推忠守正功臣、光禄大夫、司徒、上柱国、定国公，谥“文肃”。