王俊在中国早成功开展电视胸腔镜手术，探索出绝大多数胸腔镜手术的中国术式，并一直在手术例数和难度上居地位。主持制订了胸腔镜手术国家规范，引领中国胸外科完成了从传统开胸到现代微创的转型升级。创建中国肺癌微创综合诊疗技术体系，研创出被柳叶刀肿瘤命名的肺癌手术“王氏技术”，解决了中国肺癌手术的独特难题，推动了中国肺癌微创手术的普及。早期肺癌的系列创新研究成果写入多项国际指南
王俊教授在肺癌和食管癌等胸部肿瘤诊断和中具有很高的造诣。他在我国首先开展并积极倡导肺癌术前的纵隔镜病理分期和规范化，使之与国际接轨，从而显著提高了肺癌的效果。
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。
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。