王牧主要从事微纳结构制备科学、晶体生长物理学、金属微纳结构与电磁波的相互作用等研究，从近平衡条件下晶体生长机制和远离平衡条件下时空自组织现象出发，发现了若干新规律，发展了若干新制备技术，为微结构自组织生长技术提供物理基础, 并开展了金属亚波长微纳结构的设计、制备和表征，系统地研究这些微纳结构与电磁波的相互作用。在 Nature、Physical Review Letters， Physical Review X 等刊物发表SCI论文200 余篇。2007 年因“晶体生长机制与动力学若干问题的研究”获国家自然科学二等奖(第一完成人)。