王霏出生于江苏省南京市,他大学就读于南京艺术学院,与侯梦莎,杨舒等是同学。2007年,王霏参加了江苏影视频道选秀娱乐节目《我就是明星第四季》的比赛,最终获得总决赛冠军；之后,他还出演了《笑笑吧》,《我就是明星》等系列短剧。
2009年,与石蕊合作主演青春励志偶像剧《我的未来不是梦》,在剧中饰演为了事业努力奋斗的男主角王霏,这是他的首部电视剧作品,从而正式进入演艺圈；同年,担任江苏影视频道电影点评类节目《电影梦工厂》的主持人。剧照2010年,与陆应果,李倩,谢朦合作主演爱情电影《爱你烦不了》,在片中饰演为了梦想而努力奋斗的男主角郭阳。2011年,与温峥嵘,王嘉,丁海峰合作主演军旅剧《瑶山大剿匪》,在剧中饰演飞狐小队成员黄花菜；同年,出演张国强,陈创,戚迹主演的家庭伦理剧《只要你过得比我好》。2012年,出演黄文利执导的谍战剧《与狼共舞》,在剧中饰演横行无忌,肆意妄为的官二代杨远；同年4月9日,其出演的谍战剧《最后一枪》在北京影视频道首播。2013年4月13日,其主演的民国商战剧《商道天问》在西宁生活频道首播,而他在剧中则饰演了朱春华的儿子；同年,与刘小锋,周牧茵,黄曼合作主演谍战剧《神秘人质》。铁核桃2014年2月19日,其与傅程鹏,侯梦莎,夏侯镔主演的革命剧《飘帅》在贵州卫视,湖北卫视首播,而他在剧中则饰演了足智多谋,阳光帅气又不失男子汉气概的吕秘书；同年9月3日,其主演的军旅剧《我的特一营》在湖南卫视首播,而他在剧中则饰演了身怀绝技,绰号“诗人”的特一营队员刘世仁。2015年1月10日,其主演的谍战剧《铁核桃》在江苏综艺频道首播,而他在剧中则饰演了军统特别行动队队长王丰安的得力助手贾启云；同年4月9日,其与侯梦莎,张承,周惠林主演的抗战剧《使命召唤》在江苏综艺频道首播,而他在剧中则饰演了带领革命党们成功摧毁了石川秀吉的实验基地的男主角风泽耀。2016年1月14日,其主演的当代军旅剧《陆军一号》在CCTV-1首播,而他在剧中则饰演了外形出众,飞行技术精湛的飞行员刘晓彬；随后,凭借电视剧《陆军一号》获得“中国电视金鹰奖”最受观众喜爱的男演员奖的提名。2017年4月8日,参演都市情感剧《繁星四月》播出,在剧中饰演与女主角叶繁星从小青梅竹马一起长大的简易；9月14日,参演的谍战剧《摧毁》播出,在剧中饰演关鹏。2020年11月23日,主演的电视剧《澳门往事》在爱奇艺播出。2021年5月11日,参演的电视剧《完美的他》播出；12月1日,参演的电视剧《风起洛阳》播出,在剧中饰演掌春使。
王霏既有军人的硬朗,又有男孩的清爽。他的这种气质,让他在角色的选择上有了足够大的空间,无论是年代戏还是现代戏,造型上都有多样的可能性,同时又能驾驭各种不同的风格类型。王霏是一个实力派演员,从谍战剧《与狼共舞》到军旅剧《我的特一营》,他的演技有着明显的进步,而他对角色的领悟能力也获得了业内人士的好评。王霏有着帅气而又阳光的外形,他在电视剧《飘帅》中的表现亮眼且出彩,而他的加入不仅让人倍感亲切,而且又让该剧带有一丝新鲜感。王霏在电视剧《我的特一营》中,以细腻的表演方式让观众感受到刘世仁这个浪漫诗人内心的丰富情感,而他也将这个角色诠释得很到位。