万历年间

王永光生于嘉靖四十年（1561年，官年为嘉靖四十四年）七月初七日，万历十六年（1588年）乡试中举，万历二十年（1592年）以三甲一百一名的成绩获赐同进士出身。他初任中书舍人，翌年，明廷陷入国本之争，王永光不顾神宗严旨，上疏请立太子，但神宗没有过问。

万历二十五年（1597年），升任吏部文选司主事。

万历二十八年（1600年）七月，文选司郎中朱敬循拟升太常寺少卿，王永光以文选司主事署理员外郎中事。后因人事工作的疏漏而被降俸一级。

万历二十九年（1601年）七月，升通政司右参议，后回乡养病，万历三十三年（1605年）九月归任。

万历三十五年（1607年）七月，升通政司右通政。

万历三十六年（1608年）七月，出为浙江巡抚。大约在同年底称病辞职。

万历四十六年（1618年）七月，起用为南京大理寺卿。

天启年间

泰昌元年（1620年）八月，王永光升工部左侍郎。因尚书王佐未至，王永光以左侍郎署理工部事。该年工程颇多，皇极殿、神宗陵寝定陵、神宗嫔妃陵园均需建设。王永光历陈工部的困难，力争蠲免浙江、福建、南直隶三省织造盈余，以纾民困，但未被批准。熹宗继位后，他又对提供给熹宗乳母客氏等花费的四千两铺设物料费提出质疑，请求收回成命，熹宗不允。

天启二年（1622年）正月，王永光因庆陵竣工叙劳，升工部尚书，仍管左侍郎事。不久，刑部尚书黄克缵改京营戎政尚书，刑部尚书出缺，由王永光暂管部印。二月二十九日，刑部尚书由王纪接任，王永光改户部尚书、总督仓场。九月，王永光调任南京户部尚书，管南京都察院右都御史事。

天启三年（1623年），王永光在“南察”中，与东林党人王允成为难，受到福建道御史李应升的弹劾。同年底，王永光迫于压力，称病辞职。

天启四年（1624年）六月，东林党人杨涟弹劾大太监魏忠贤失败，导致东林党在下半年陆续被逐出朝廷。王永光得到阉党魏广微、崔呈秀的提携，于天启五年（1625年）三月被起用为南京兵部尚书，平息南京兵变。十月，兵部尚书高第出任辽东经略，王永光被点用为兵部尚书。

天启六年（1626年）三月，王永光请求熹宗加封魏忠贤之侄魏良卿，将魏忠贤比作晚唐贤宦张承业和严遵美。另一方面，他反对按照魏忠贤的意思派遣镇守太监，主张将辽东前线军务专委袁崇焕，但未果。五月，京师王恭厂发生火灾，造成重大人员财产损失，兵部职方司主事张履端、王升欲趁灾异示警之机上疏力谏熹宗修省，停止大兴土木，对东林党网开一面，其上司王永光允诺以自己名义代递。此疏虽得到舆论赞赏，但熹宗不听。不久，皇家道观朝天宫发生火灾，王永光再次上疏进谏，请求听从诸臣所呼吁的停刑、罢税之事，被熹宗驳回。七月，王永光又一次称病辞职。

崇祯年间

天启七年（1627年）十一月，随着魏忠贤的倒台，王永光被李觉斯、霍维华等请求起用。崇祯帝还没登基时，也对王永光有所留意。崇祯元年（1628年）三月，王永光以太子太傅起用，改任户部尚书。后在户科给事中瞿式耜的建议下，崇祯帝在五月九日调任他为吏部尚书。王永光上任后，针对铨政存在的问题，列为八事上奏：“一明职掌、一广咨访、一慎会推、一凖资俸、一抑躁竞、一杜请托、一杜规避、一通壅滞。”得到崇祯帝的听从与嘉奖。同年秋冬之际，南京户科给事中陈尧言、御史李长春弹劾王永光曾有依附魏忠贤的劣迹，不宜任六部尚书，被崇祯帝拒绝。王永光受到弹劾，请求辞职，崇祯帝坚决不允。其后在钱谦益会推一案中，他暗中支持温体仁。此外，他在主持崇祯二年（1629年）京察与拟钦定逆案的过程中，被指控曾包庇过一些魏忠贤的党羽。因此，他被东林党视为“四凶”之一。崇祯帝却对他信任有加，总是称呼他为“王尚书”而不直呼其名。

王永光虽然屡遭东林言官弹劾，但这些弹劾都被崇祯帝驳回。王永光在此期间起用东林党所不喜欢的史𡎊、高捷、袁弘勋等为御史，其中的高捷在己巳之变后率先弹劾阁臣钱龙锡，致其去位，据称背后有王永光和温体仁的影子。其后，王永光以名列钦定逆案的原蓟辽督师王之臣作为天津巡抚的首推，又借推举边才的名义，举荐另一名逆案中人吕纯如，但被内阁首辅周延儒阻止。崇祯三年（1630年）五月，日讲官左谕德文震孟两次弹劾王永光排斥异己、欲为阉党翻案。王永光为渡过危机，向时任司礼监掌印太监王永祚求援，于是崇祯帝斥责文震孟“任意牵诋，殊为多事”。

崇祯四年（1631年）三月，王永光受到刑科给事中吴执御、云南道侍御史王象云、河南道御史王道纯等的弹劾。据说这是温体仁得势后憎恨王永光不依附自己而授意言官所为。三月初八日，王永光称病辞职，得到崇祯帝批准，“温旨准其驰驿回籍，仍命静需召用”。

晚年去世

崇祯五年（1632年）八月，天寿山大雨，将庆陵宝顶冲损。崇祯帝下令议处天启时督修庆陵的官员。王永光上疏辩解，崇祯帝没有过问。

崇祯七年（1634年）八月，王永光被夺去少保兼太子太傅的加衔和恩荫。据说这也是温体仁怂恿下的结果。

崇祯十一年七月初六日（1638年8月15日），王永光去世。其孙锦衣卫佥书王鹏冲后来为王永光请求恤典，被崇祯帝拒绝。

崇祯十七年十二月二十六日（1645年1月23日），南明弘光帝恢复其少保兼太子太傅的加衔。翌年四月，弘光帝准其赠谥葬祭，但因弘光政权随即覆亡，此事没有下文。