王懿荣在中国文化史上的显赫名声，在很大程度上是因为他是甲骨文之父，是中国第一个发现和审定甲骨文的人。甲骨文是刻在龟甲和兽骨上的一种文字。当这些龟甲和兽骨上的文字未被认出以前，它们只是被当作一味叫“龙骨”的药材，直到被王懿荣发现并确认。
光绪二十五年(1899年)夏天，北京，清南书房行走、国子监祭酒王懿荣患了伤寒，用了许多药都不见轻。光绪皇帝闻讯后，派师傅翁同龢及太医前去探视，太医开出一剂药方，药方上有一味名曰“龙骨”的药。其家人从宣武门外菜市口的西鹤年堂买回了这种叫“龙骨”的药物，略通医道的王懿荣出于好奇，亲自查看 “龙骨”碎片，发现有一小片“龙骨”碎片上刻划有似篆非篆的奇异纹络。凭着深厚的金石学功底，王懿荣马上意识到这些刻划非比寻常。第二天，他便抱病亲临药房并叮嘱药房老板，如果再有商贩送“龙骨”来，请代为引见。于是便有了王懿荣向潍县古董商范某等收购甲骨的一系列经过。
据范氏家谱记载，范维清，字缉熙，是山东潍县西南三十里范家庄人，即今山东省潍坊市潍城区符山镇范家村人。范维清是一位农民出身的古玩商贩，所搜求的古物主要向北京、天津的达官贵人和文人世家兜售。范维清因河南安阳、汤阴一带常有青铜器出土，便多次去那里进货。1898年，范维清一行由于没有收到青铜器，便顺手把当地人耕田掘地挖出的龟甲兽骨收购(当地人历来都当做“龙骨”送往药店卖掉)，卖给北京药材生货店。
1899年秋，范维清一行又去北京送“龙骨”，药材店掌柜遂引荐其到王府。王懿荣见到范维清带来的这批契文甲骨，分外高兴，当场指认上面一些近似钟鼎文的字体给他们看，范氏等人才恍然大悟：这批“龙骨”才是真正的宝贝。当时正值酷暑，王懿荣兴奋得不顾官体，酒后脱掉上衣，在花园树荫下赤膊挥毫，为每人写了一副对联或条幅。范维清得到的一副曰：农事渐兴人满野，霜寒初重雁横空。王懿荣还顺手为他写了一副扇面相赠。这幅对联，范维清视为珍宝，代代相传，一直保留到文化大革命前，逢年过节，必挂在堂屋里，进香上供。至今村里的老人们都还记得这幅对子。这副对联也足以证实：王懿荣因服药发现甲骨文的轶闻，确为史实。
后来，潍县的另一古董商赵执斋也携甲骨来京，被王懿荣认购。这样，在不长的时间里，王懿荣收购了甲骨约1500多片。王懿荣一边收集，一边开始研究他的“发现”。他废寝忘食，通宵达旦，拿着放大镜逐块、逐字地深研细究。随之，一个又一个象形的、怪异的、抽象的、单调的文字符号被破译，字与字连为语言的链条，一个个链条随即构成一片清晰的文化意象。他对照《史记•龟策列传》、《周礼•春宫》的文字记载，终于他的脑海里，浮现出殷商王朝祭天盛典的情景、祈求福祉的占卜辞令、政治经济的记载、金戈铁马的征伐……金秋送爽，明月如水。王府上高朋满座，名流如云。王懿荣把一块块精心整理过的龟甲兽骨送给大家传阅观赏。然后，他兴致勃勃地举杯祝酒，郑重地告诉在座的高朋名流：甲骨上镌刻的“画纹符号”是文字，是商代中后期文字，是早于篆籀之前的文字，也就是说早于周朝青铜器上的文字，是中国最古老的文字！随即，京城文化界为之轰动，中国文化界为之震撼，世界学术界为之注目！不久，作为金石学家的王懿荣尚未对甲骨文作深入的研究及留下著述，便于次年八国联军入侵时殉难。
甲骨文被王懿荣确认并从而建立起甲骨学，在文化学术界引起了连锁反应。它为回溯华厦文明的历史源头，为殷商考古学的发展，为古文字学、古代科技史、古文献整理、甲骨文书法艺术等其他领域的进展，奠定了坚实的基础。它不仅开辟了中国学术的新纪元，并且促进了国际学术事业的发展。学者们高度评价了王懿荣翻开甲骨学的第一页，在中国学术史上的重大意义。齐鲁书社1999年出版的《纪念王懿荣发现甲骨文一百周年论文集》，收录了王宇信的《中国的旧学自甲骨文之出而另辟一新纪元》、杨升南的《开辟中国学术新纪元的重大发现》、李绍连的《甲骨文与中华文明史》等文，就充分肯定了王懿荣发现甲骨文在中国学术史上所具有的开辟新纪元的里程碑式的重要地位。
他们指出：殷墟甲骨文的发现，证实了商代历史为信史，也有利于探索殷文化前的夏文化，为回溯华夏文明的历史源头提供了基础，甲骨文发现以前，学术界对夏商周三代的历史尤其是夏商史是十分渺茫的，其原因在于“文献不足征”。甲骨文提供了研究商代历史的最重要的直接史料。王懿荣首先认定甲骨文是商代古文，罗振玉首先考定殷墟是商王都和审释帝王名号，为利用甲骨文研究商史奠定了基础。王国维作《殷商卜辞中所见先公先王考》及续考，使《史记•殷本纪》和《帝王世纪》等书所传的殷王统得到了物证，从而使传说的商代变为信史。此后，出现了其他一些运用甲骨文研究商史的重要成果，如郭沫若的《卜辞中的古代社会》、胡厚宣的《甲骨学商史论丛》等论著。通过甲骨文认识商文化，也为探索夏文化提供了起点，还使学者们相信既然《史记•殷本纪》所记不虚，那么《史记• 夏本纪》当亦有据，这样就把中国的信史提前了1000多年。
