当时《素问》的传本已经讹误不堪，不仅篇目重叠，前后颠倒，而且有很多文义不通的地方，这已经严重影响了人们对医学经典的学习、理解和应用。于是，王冰精勤博访，询谋得失，收集当时流行的多种传本后，以南北朝全元起的《内经训解》为依据，结合自己的理论和实践，对《素问》进行了重新编次和训诂校勘，历时十二年，著成《补注黄帝内经素问》24卷。为整理保存古医籍作出了突出的贡献。后人的《素问》研究多是在王冰研究的基础上进行的。
王冰根据篇章内容，将全书系统地归为摄生、阴阳、藏象、诊法、病机、病证、经穴、运气、治法等，比过去的传本条理清晰，更利于读者学习。书中虽有很多注释出自道家典籍，如注《素问·上古天真论》时引《老子》《庄子》《广成子》《真诰》等老庄道家之言，但这些主张已摆脱了修仙等神秘色彩，倡导通过身体力行的养生实践去追求延年益寿，崇尚少欲安神，返璞归真，从妄言神仙到提倡客观的摄生延年，王冰较前人有很大进步。
他所提出的“冲为血海，任主胞胎，二者相资，故能有子”理论，为历代医家所遵奉。他把各种疾病的病因病机概括为四类，“一者始因气动而内有所成；二者不因气动而外有所成；三者始因气动而病生于内；四者不因气动而病生于外”。
他把黄帝内经素问与灵枢（针经》进行内容上的梳理，为后世补全灵枢提供依据。到宋哲宗元祐八年（公元1093年），高丽献医书，里面有一部九卷的《黄帝针经》，现今存在的《灵枢》即是高丽所献《灵枢》的版本。
王冰发展了运气学术，对黄帝内经的五气六运学说有较大发展。虽然他所作著作已亡失，但从《素问》作注看，黄帝内经中的阴阳五行与天地人的一体观，王冰理解透彻。王冰对运气学说很有研究，其理论见解记述于补入的七篇大论的注释中，为后世运气学说之范本。他对辨证论治理论也有所发挥，如治疗元阳之虚，主张“益火之源，以消阴翳。”而治疗真阴之竭，则提出“壮水之主，以制阳光”，这是迄今临床治则的名言。