王貞儀，字德卿，清高宗乾隆三十三年（1768年）生於江蘇江寧（今南京）一個士大夫階層家庭裏，祖父曾任過宣化（今河北宣化）知府。
王貞儀自幼喜歡讀書，所幸的是，她家擁有豐富的藏書，她由淺入深，把家裏的藏書一一讀遍，漸漸對自然科學發生了濃厚的興趣。她非常崇拜當代大科學家梅文鼎，對梅氏的天文算學著作讀了又讀，她也很崇拜父親，向父親學習醫學卜術方麵的知識。
王貞儀聰明敏悟，在學習中表現出了極高的天賦，除了熱愛自然科學外，她還能詩善畫，琴、棋、騎、射無所不能。在與她同年齡的女孩子中，她可算得上是一個小小才女了。她人雖小卻誌向遠大，想象著自己將來能幹出一番驚天動地的大事。
王貞儀雖然是個女孩子，但她很幸運，在封建禮教的傳統下，家裏人從未把“女子無才便是德”的古訓套在她身上，而是支持她讀書學習。祖父和父親還常帶她出門遠遊，她曾到過北京、陝西、湖北、廣東、安徽等地，這使她眼界大開，對她日後的發展有所神益。
學習自然科學知識的同時，王貞儀還喜歡帶著問題動手做試驗。比如她把水晶燈掛在房梁上當太陽，小圓桌放在燈下當地球，自己手拿一麵鏡子當月亮。腦中思索著太陽、月亮和地球的位置及它們的相互關係。手上不停地移動這些東西反複試驗，借以研究月食等天文現象，然後把觀察的結果寫成文章，闡述她的心得體會及見解。她還經常在傍晚的時候坐在院中觀察天文、氣象，反複仔細觀察天空中大小星辰的變化、各種雲層的色彩、形態及流動狀況等。常常一看就是幾個時辰，甚至觀看一整夜直到天明。第二天再把頭天觀察的結果、心得記錄下來，進行分析研究，寫成文章。久而久之，她就掌握了豐富的天文知識，積累了一定的實踐經驗。她可以根據雲彩的變化，預測短期內天氣的陰晴和雨霧的變化，她也可以根據對旱、澇、晴、雨的分析，估計出當地當年農村的農業狀況。
有一年，王貞儀觀測到天空經常出現魚鱗狀的雲彩，而圓錐形的雨雲則總也不出現，因此她推斷：“今年定是大旱之年。”她就對當地農民說：“今年會有旱災，你們最好種些早熟的農作物。”後來的實踐證明，她的推斷是十分正確的。
又有一年，王貞儀觀察到大批的螞蟻群紛紛從低窪的地方轉移到比較高的地方，她根據經驗推測今年必有澇災。王貞儀就對農民說：“今年可能會出現澇災，你們應該改種高杆作物。”她的話又應驗了，果然就出現了澇災。農民們說王貞儀真神，能掐會算，都伸出大拇指誇獎她，以後有的人在出遠門的時候也找王貞儀請教天氣情況。可他們哪裏知道，王貞儀為此曾付出了多麼艱辛的努力。
王貞儀著有《地圓說》，書中指出了人所居住的地球是處於四周都是天空的空洞之中，在宇宙中是沒有絕對的上下左右之分的。地圓說這一論述是針對人們當時所普遍存在的疑問而解答的。那是在祖父朋友們的一次聚會上，有一花甲老人提出了一個問題，他說：“現在中西方天文學都已表明，我們所居住的地球，形狀就像太陽和月亮一樣，也是一個球體。既然是球體，如果我們居住在上方，那麼，居住在離我們較遠的地方的人不就是在斜站著了嗎？而居住在圓球下麵的人不就要跌倒了？這一疑難問題讓我思索了許久，可始終不能理解，趁現在大家正在談天說地，特意提出來，願意請教。”他的問題使在座的人，或麵麵相覷，或七嘴八舌，可誰也答不出個所以然來。這時年僅19歲的王貞儀站出來，看了看大家，然後說：“我讀了許多有關這方麵的古今書籍，略知一些。”在座的人趕忙說：“貞儀姑娘快快講給我們聽。”王貞儀說：“人居地上應該以所居住之方為正。你所說的離我們較遠的人都斜立著，居下方的人就要跌倒，其實不是這麼回事。實際情況是我們頭頂上都是天，腳底下都是地。”人們又問：“如果像你所說，那麼在地球兩側和下麵的人為什麼能直立行走而不是側臥在地上呢？”王貞儀笑了笑，回答說：“這是因為地球有巨大的吸引力所為，而這吸引力是從地心一點出發的。地麵上的人和動物都受這一巨大吸引力支配。所以人的頭都向上，腳都向下。”在座的人聽後紛紛點頭似有所悟，並稱讚王貞儀的學問。