他倡导的以超快速冷却为核心的新一代TMCP技术，通过工艺原理上的理论创新带动装备创新，通过研究热轧钢铁材料超快速冷却条件下的材料强化机制、工艺技术以及产品全生命周期评价技术，实现了钢铁材料性能的全面提升。
　　他带领团队开发的现代轧制技术、装备和产品研发创新平台，大幅度提升了企业的自主创新能力，为企业创造了巨大的经济效益，解决了钢铁企业自主创新能力不足的共性问题，为我国钢铁行业转变发展方式、调整产业结构做出了贡献。
　　他在超级钢的研究中，提出晶粒适度细化、复合强化等学术思想，解决了提高材料抗拉强度、降低屈强比和在现有轧机上生产超级钢两个关键问题。整个课题在国际上处于领先水平，在国际竞争中实现了四个第一：第一次得到超级钢工业生产的工艺窗口；得到了实验室条件下第一块原型钢样品；在工业生产条件下轧制出第一卷超级钢；第一次将超级钢应用于汽车制造。这项国际领先的科研成果，不仅每年至少要为国家节省数亿元开支，而且非常有效地降低了资源消耗，减轻了环境压力，对于国民经济全面、协调、可持续发展具有重要意义。为我国超级钢的开发、生产和应用走在世界前列做出了贡献。被国外媒体喻为“超级钢之父”。
　　他承担的国家重大技术装备研制项目，集成和开发了大型中厚板轧机控轧控冷、中厚板轧制钢材组织性能预测与控制、中厚板生产线自动控制等技术，形成了具有我国自主知识产权的成套中厚板核心轧制技术，闯出了大型中厚板轧机实现国产化的新路。他综合运用人工智能、组织性能预测、有限元等方法，建立连轧过程数模开发工具和模型参数调优工具，利用轧制过程得到的海量信息，进行轧制过程优化与数模调优。
　　他领导团队开发出了辊式淬火机，成功应用于高等级耐磨、高强钢、容器板等高等级品种钢淬火生产。其中开发成功并实现连续稳定生产的3～10mm为代表的薄规格低合金高强耐磨板材的淬火工艺，优于国外进口先进设备生产的实物水平，打破了国外技术的垄断。
　　他提出的轧辊弹性变形的矩阵解法，为板形控制理论的进一步发展奠定了基础，带领团队自主研发出基于模型自适应和影响效率函数相结合的多目标冷轧机板形闭环控制系统理论，适用于冷连轧、单机架冷轧生产的在线高精度板形控制，打破了国外对冷轧板形控制系统的长期技术垄断，是我国冶金领域核心技术自主创新的重大进步。
　　王国栋院士始终关注新一代短流程技术带来的钢铁流程绿色化革命，引导短流程技术与特钢个性化需求相结合，经过近二十年的技术积累，目前已在多个高品质有色、钢铁品种上实现突破。2016年与河北敬业钢铁有限公司签署高品质电工钢、双相不锈钢短流程薄带铸轧产业化系列关键技术转让合同（合同金额：5000万元），进一步推进利用薄带铸轧技术生产高品质电工钢、双相不锈钢的工业化进程。