Diplômé de l'académie du cinéma de Pékin, Wang Xiaoshuai écrit et réalise son premier long métrage en 1993, Dongchun de rizi, à l'âge de 27 ans. Ce drame sur un jeune couple chinois, tourné pour un budget modique pendant les week-ends et avec des amis, est très bien reçu par la critique occidentale. Le film est néanmoins inscrit sur une liste noire par le bureau du cinéma en Chine, qui en interdit sa distribution sur le territoire de son auteur. Cette première œuvre préfigure le reste de la carrière de Wang Xiaoshuai : sa caméra scrute la jeunesse de son pays, ses films sont censurés ou interdits par l’État, et il devient peu à peu un représentant de la "sixième génération", une vague de cinéastes qui émergent au début des années 90, marqués par les évènements de Tian'anmen.

C'est sous un pseudonyme, Wu Min, qu'il met donc en scène Frozen, sélectionné dans plusieurs festivals internationaux. Ce long métrage, sur un artiste qui met en scène son propre suicide comme ultime œuvre d'art, décroche la mention spéciale du jury au Festival de Rotterdam en 1995. A la fin de cette même année, il dirige A vietnamese girl pour le Beijing Film Studio. La production est refusée par le comité de censure et il lui faudra trois ans de re-montage et un changement de titre (So close to paradise), pour que sa réalisation soit autorisée à la diffusion. En 1998, So close to paradise est sélectionné au Festival de Cannes dans la catégorie Un Certain Regard.

Occasionnellement acteur (ses rôles se comptent sur les doigts d'une main), il figure au casting du drame de François Girard, Le Violon rouge (1998), aux côtés de Samuel L. Jackson et Greta Scacchi. Mais c'est bien derrière la caméra qu'il trouve la consécration. En 2001, avec Beijing bicycle, son cinquième long métrage (l'histoire d'un adolescent qui quitte sa campagne pour Pékin, un thème récurrent chez le cinéaste), il remporte l'Ours d'argent à la Berlinale. Devenu un habitué de la Croisette, il se rend de nouveau à Cannes pour présenter Drifters (2003) dans la section Un Certain Regard et Chongqing Blues (2010, en compétition pour la Palme d'Or).

Sa venue est gagnante avec Shanghai dreams (2005), puisqu'il repart avec le Prix du Jury. En partie autobiographique, ce drame a pour cadre les années soixante, au moment où le gouvernement chinois encourageait les familles à quitter les villes pour mieux développer les régions pauvres du pays. Avec un thème toujours aussi grave, il tourne Une famille chinoise (2007), un film dans lequel un couple divorcé apprend que leur petite fille est atteinte d'une leucémie. Observateur attentif de la société chinoise moderne, Wang Xiaoshuai s'intéresse de nouveau au passé, à travers le regard d'un enfant, avec 11 fleurs (2012), et plus précisément à la révolution culturelle qui touche la Chine en 1974.