離開政壇，王世傑也沒有閒着，憑藉在法學界的名望，他在一家美國人辦的教會大學的盛邀之下，在這個學校當了幾年教授。即使在教書期間，王世傑也沒有和政府脱離關係。1956年10月31日是蔣介石70壽辰，蔣介石透過“行政院”新聞局發佈“以六事諮詢於國人”的“婉辭”。針對這份帶有政治做秀嫌疑的“婉辭”，《自由中國》同人頂風而上，傾力推出了由胡適、徐復觀、毛子水、夏道平、陳啟天、陶百川、王世傑、雷震等人的16篇文章組成的“祝壽專號”，勸告蔣介石儘快結束獨裁專制，逐步實施憲政民主的現代制度。“祝壽專號”加印13版的轟動效應，換來的是政府當局的經濟封鎖和政治圍剿，王世傑提醒雷震“在不失掉自己立場之下要謹慎，以免自己被毀，目前是我們最困難時期”。雷震顯然不具備王世傑和胡適通權達變的理性智慧，反而多了一份以救世者自居的表現慾望和英雄情結。結果，後來《自由中國》被查封，雷震入獄十年。
1962年4月，由於胡適的去世，王世傑被選任為“中央研究院”院長，兼任“國家長期發展科學委員會”主任委員。1968年辭去“國家長期發展科學委員會”主任委員職，專任“中央研究院”院長，到了1970年4月當王世傑再次當選為“中央研究院”院長時，他堅持請辭，不願繼續擔當此任。王世傑在任“中央研究院”院長期間，採取瞭如下幾項重要措施。（1）增設物理研究所和經濟研究所；（2）聘請旅外學人利用暑假回國講學，並提供國內教員以及研究員以進修的機會，這兩點改進了台灣中學大學師資力量，對台灣教育的發展打下了堅實的基礎；（3）與各公立大學合作成立數學、物理、化學、工程、生物等研究中心，並從國內外廣泛籌措經費，充實各研究中心的研究設備，不僅聘請國外知名學者到台灣講學，而且還在台灣廣泛選派優秀人才出國進修，再回國服務。這項措施在王世傑的努力下取得了很好的成績；（4）組成“中美科學合作委員會”及“中美人文及社會科學合作聯席會”，以促進中美文化學術的交流。以上種種措施一方面提升了台灣島內的科學技術、教育水平；另一方面也促進了台灣和美國的關係。
王世傑晚年，極少過問政治，專心著書立説，玩賞古董字畫。王世傑在抗戰前，已經是“故宮博物院”理事，而且又兼任“中央博物院”理事長，到台灣後，他先後出任兩院共同理事會常務理事及兩院管理委員會常務委員。王世傑認為，故宮古物大都需要妥善保存，才能向全世界表現中國古老文化的精美內涵，因此建議出一套精印古畫，以便讓更多的人有機會欣賞到中國的文化。王世傑為此組織了“特別出版小組”，主編的《故宮名畫三百種》和《藝苑遺珍》，均為我國藝術界空前鉅著。為了進一步弘揚中國的文明，王世傑策劃將一部分故宮文物運到美國展覽。王世傑的這些舉動，一方面提高了台灣島內藝術水平，另一方面增進了國外人士對中國藝術的瞭解，是一件雙贏的事情。王世傑不僅積極的推進中國文化的傳播，而且身體力行，他第一個將自己珍藏多年的名畫獻給有關機構，倡導了私人捐贈的風氣。
王世傑不僅是個外交家，而且是一個在學術上成就頗高的法學家。從1920年，他回國擔任北京大學法律學系教授，1921年開始擔任系主任，後來一度兼任教務長，主要著作有《比較憲法》《憲法原理》《中國奴婢制度史》等，其中《比較憲法》已成為這個領域的經典著作。書中詳盡地闡述了人民的基本權利，分為消極的基本權利（即個人自由）和積極的基本權利。前者包括人身自由、居住及遷徙自由、意見自由、通信祕密自由、集會自由、結社自由，並享有財產權。後者又稱受益權，也就是人民獲受於國家的權益。如最低限度的教育權利，弱者得受國家救恤的權利，勞工階級得受國家特別保護的權利等；明確公民有選舉權和直接立法權，堅決反對任何形式的貴族制度，認為一切公共職位，除了規定知識的及道德的資格，不應有其他任何限制，提出憲法的一個重要原則即人民平等原則。書中對立法、行政、司法權分立的制度安排也進行了詳細討論，還認真探討了合議制、總統制、責任內閣制、獨裁製等多種政體之間的不同。《比較憲法》出版後曾多次重印，到1947年已增訂七版，是1949年前再版率最高的法學著作，代表了當時最高學術水平的憲法學著作，在我國法學界有很大影響。鑑於王世傑在法學領域取得的學術成就，1948年他以法學家身份當選為“中央研究院”首屆院士。
晚年的王世傑，每日散步、詠詩成為他生活的重要部分。有一次，他讀到《定風波》的最後一句，“回首問來蕭瑟處，歸去，也無風雨也無晴”，竟一言不發，淚如雨下。
1979年，因為台灣和美國的關係惡化，王世傑受到刺激，情緒非常不穩定，導致身體日見衰弱。到了1980年1月，已經不良於行了，3月住進醫院，雖然手術非常成功，但是因為年紀太大，身體無法恢復。這時家屬和門生、故舊都勸他去美國療養。王世傑卻搖搖頭説：“台灣雖是海上孤島，但總還是中華國土的一部分。
我死，也要灰留孤島。將來有一天，也許有海風海潮把它送到崇陽故鄉去，那我就含笑九泉了。到了1981年1月，語言發生困難，呈現昏迷狀態。3月27日，他突然嘔吐，經送榮總診治後，檢驗出白血球增加，熱度未退，身體更加衰弱。到了4月17日，病勢忽然轉急，不得不移入加護病房治療，最終因為年高體弱，於1981年4月21日早晨5點30分與世長辭，享年91歲。臨終前，他囑咐兒女：“一定要為家鄉人民做件好事，以後為我立碑時，去掉所有頭銜，只須刻上‘前國立武漢大學校長王雪艇先生之墓”，並將其一生所收藏的70餘幅珍貴字畫贈予武漢大學。
當他看到兒女們點頭後，才微微合上了雙眼。對於王世傑一生的主要經歷，可借用吳耀玉等在王世傑先生九十壽辰贈送的一首詩來概括：
地靈人傑詠崇陽，壽慶中和毓化光。
天賦髫齡真罕匹，神聰弱冠實無雙。
青雲意氣魯戈挽，白雪才華漢表彰。
志在鴻飛輕垤蟻，憂如羹沸念蜩螗。
政經造詣登峯頂，博士學成涉遠洋。
厚植菁英奠鄂省，恢宏武大系苞桑。
持衡教育甄陶冶，掌握外交協異方。
身帶霜威辭帝闕，口傳天語説英邦。
輶斬駐駕雍途暢，杖節論兵遠路長。
奉詔祕書謀謨獻，秉鈞燮理股肱良。
榮思咫尺親龍袞，畀信從容步玉堂。
六略干城磐石固，九疇御國海屏強。
雲浮鱗莘中研院，鴻漸鹿鳴上序庠。
高造宏才騰踴躍，廣延俊逸任翱翔。
年高退隱垂昆側，名盛居尊啟後芳。
華國文章擒錦鏽，等身著述賽沅湘。
有為有守清標舉，立德立言偉功揚。
玉樹掌珠皆穎秀，桐枝瓜瓞顯暉芒。
鳳偕雙慶乾坤定，鶴享遐齡日月常。
桃李盈門叨列末，載壽敬壽萬年觴。
王世傑的夫人蕭德華，善於持家，相夫教子，為親友所敬重。他們育有子女各二，長女雪華，習醫，後與艾世勛結婚，現在兩人都在美國哥倫比亞大學醫學院執教。次女秋華，在美國留學時，與一美國人相戀，準備結婚。王世傑很為反感，當即寫信，寄往美國：“國人之巨，難道就沒有你一個相愛的？”女知父意，不敢違命，便與美國人終止戀愛。至今一直獨守貞操。曾在美國做執業建築師，現在在台灣定居，並在大專院校教書。大兒子紀五，1927年生，中央大學肄業，台灣大學政治系畢業，美國哥倫比亞大學國際法碩士學位，曾任美國舊金山《少年中國晨報》助理編輯、《自由中國時報》編輯。回台灣後，歷任政治大學副教授、“行政院國家科學委員會”專門委員會副祕書長、國際合作組長兼任國際關係研究中心研究員，政治學會、國際法學會會員等職。1982年出任“行政院國家科學委員會”副主任委員。他與張忠琳女士結婚，育有二女一男。小兒子，德勵，所學專業為行政，曾任基隆市税捐稽徵處長及台灣省銀行專員，與林美智女士結婚，育三男，他本人不幸在1974年去世。
1985年，遵照王世傑的宿願，他的家屬寄回了款項，在故鄉湖北省崇陽縣回頭嶺修建了一口水井，井邊上豎立的石碑刻有“敦睦飲水井”五個大字，含義深刻，意境深遠。其女兒雪華和秋華遵照王世傑“為家鄉人民做件好事”的遺願，在崇陽大道捐建了“雪艇圖書館”，為繁榮科學文化、發展崇陽經濟盡了一臂之力。
