王霄父亲是第一代中国飞行员王凡，母亲则是话剧演员严丽秋。他曾就读上海市复旦中学（76届高中），十八岁时曾往福建省参军和担任军区歌舞团独唱演员。1986年，他开始涉足娱乐圈，参演首部在中国拍摄的美国喜剧电影《北京故事》里“刘一达”一角而渐为人所认识；该电影亦曾获多项颁奖礼提名。
1989年，王霄修毕加利福尼亚大学洛杉矶分校戏剧、电影和电视学院导演系课程后便来港发展。他曾演出过数十出香港电影，并以反派演员身份较为著名，代表作品如《我在黑社会的日子》、《至尊无上II永霸天下》、《警察故事III超级警察》、《战神传说》及《鼠胆龙威》等。当中在《鼠胆龙威》内饰演狠毒且不择手段的“医生”备受观众注目，而那句“人一定要靠自己”也变成了经典电影台词。1995年，他选择重返母校洛杉矶加州大学进修，故曾息影一段时间，至2000年再回到内地投身导演行业，首套创作的剧集《情证》更获得好评。
王霄于2000年被诊断患上肝癌，2004年11月13日正筹备拍摄《红色代码》、《暗线》和《承诺》三部作品期间在北京市病逝，享寿42岁。