1996年起在国内率先开展了GaN基微波功率器件结构材料的研究工作，在该领域一直起骨干、引领、示范和带动作用，为核心电子器件国家重大科技专项的立项和启动实施做了重要技术储备和推动工作。主持国家重大科技专项、863重大项目、自然科学基金重大项目、973项目、中科院知识创新工程重要方向项目等多项国家重大课题的研究工作。在宽禁带GaN基半导体微电子外延材料领域，带领他的科研团队，加班加点，顽强拼搏，通过自主创新，取得了重大技术突破，形成了系统的知识产权，取得了一批具有国内领先水平、国际先进水平的突出研究成果，一些成果达到国际领先水平。并基本建成国产GaN基微电子外延材料技术平台，实现了批量供片。用自主研制的GaN基微电子材料，先后合作研制出我国第一支GaN基HEMT器件、第一支GaN基X波段微波功率器件、第一块GaN基微波单片集成电路和连续波输出功率为132W、脉冲波输出功率为176W的X波段微波功率模块电路，用自主研制的MOCVD设备，研制出了满足使用要求的3英寸GaN基微波功率器件材料，强有力地支撑了新一代核心电子器件和电路在我国的发展，促进了关键电子元器件和电路芯片的国产化，对实现我国在新一代宽禁带半导体领域的创新跨越做出重要贡献。
MOCVD设备是信息产业的重大关键设备，长期以来，我国使用的MOCVD设备依赖从国外进口，对我国信息产业的安全和发展造成了严重威胁。王晓亮研究员带领他的科研团队，不畏艰难，不怕吃苦，通过三年的不懈努力，克服了一个又一个困难，攻克了一个又一个技术难关，于2009年10月成功研制出我国首台一次可生长7片2英寸（3片3英寸）GaN基外延材料的MOCVD工程化样机，2011年用该样机研制出3英寸GaN基微波功率器件外延材料产品。该样机经验证具有很好的重复性、稳定性和可靠性，其综合性能与国外同类设备相当，实现了MOCVD设备核心技术的自主研发与创新。2012年所取得的MOCVD制造的关键专利技术以无形资产（2000万）投资到广东中科宏微半导体设备有限公司，推动了MOCVD设备的产业化。2014年研制成功可生长2-8英寸GaN基微电子材料的MOCVD装备，所研制的材料性能达到国际先进水平，加速了我国信息产业核心装备-MOCVD装备的自主创新发展和工程化产业化进程。
另外，王晓亮研究员带领他的科研团队，系统开展了GaN基新型电力电子器件研究工作，并通过结构材料设计、外延生长、和器件制备工艺的攻关和优化，研制出具有国内领先水平GaN基耗尽型和增强型开关器件，两端器件击穿电压1960V，三端器件击穿电压1240V，为下一步的发展和应用打下了基础。
从九十年代至今在国内外主要学术刊物上发表研究论文160余篇，撰写《10000个科学难题》信息科学卷中的专题篇“固态微波器件”（p328-331，科学出版社）；获授权国家发明专利30余项，形成了系统的知识产权；已培养并取得博士学位的研究生28名。
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