光绪六年（1880），也就是王懿荣中举的第二年，他又参加了庚辰科会试。会试是科举制度登仕极为重要的、非常关键的最后台阶，是由礼部代朝廷选拔人才的考试。每三年举行一次，明代试期在二月。清制同明，所不同的是试期改为三月。于乡试之次年，逢辰、戌、丑、未年，在京师礼部进行，由皇帝特派正副总裁进行考试。中式者为贡士，意为向皇帝贡献人才。贡士又称甲榜或甲科。清制会试内容与乡试同，由礼部奏请钦命四书题一，诗题一。试三场，第一场为初九日，第二场为十二日，第三场为十五日，先一日入场，后一日出场，与乡试同。阅卷大臣由礼部奏派，会试的第一名称会元。因在春三月举行，亦称“春闱”、“春试”。正科之外也有恩科。
往年应考，总是黄夫人事前把考场所需物品、吃食都一一准备好，王懿荣什么事也不用操心。如今黄夫人驾鹤西去，只得王懿荣自己对考场用品稍事准备之后，迈着沉重的步子，忐忑不安地走进礼部贡院号房。
北京农历三月，春暖乍寒，考生们被封闭在冰冷笼子般的狭窄的号房里，紧张地连续奋战九天。他们除了按照格式作自己的八股文章之外，其余的一切都不顾了。
头场考题是“子曰吾与回言终日不违如愚退而省其私亦足以发回也不愚”。王懿荣接到题后，并没有急于下笔，而是审视再三。扎实的功底，敏捷的思路，使王懿荣下笔有神。同时，在他笔下，把这题目阐述得合乎经义，又颇有独到而深刻的见解，他写道：
以愚不愚状大贤，圣心有深见矣。夫曰如愚，则不愚之谓矣。子殆见其足发吾言也。不然，子之於回，其愚与不愚，又何待辩哉？且致治之说，曰为政不在多言，顾力行何如耳。治术如是，学术亦何莫不然？盖味道已深，则浮竞之气自戢；而宅心既密，斯践履之实皆充。世之人于论说辨难之际，几疑沈潜者之未尽高明也。此可于《鲁论》所记夫子之言颜回，一再思之。昔者夫子有言曰，君子盛德，容貌若愚。此其气象于交游中罕克遇之，颜氏之子其殆庶几乎？愚于言而不愚于行，愚于众而不愚于独，吾尝试之而终日与言矣。且昔贤哉之叹，吾尝以之赞回，贤固别乎愚而名之也。使回而愚，而吾岂能与之言？使回时愚时不愚，而吾岂能终日与之言？使吾与回言而意见或歧，回必屹然辨，辨则违；使吾与回终日言，而意见或乘，回必毅然赞，赞亦违。而乃与之言学，然而如钝，与之言行，漠然而如鲁；与之言当世事，则又寂默然而如讷。夫钝也，鲁也，讷也，皆愚者之事也，而回之不违如之，噫，回其愚也哉！吾盖见夫世之愚者矣，愚者质拘之，则难通；愚者识昧之，则难悚。愚者心锢之志懦之，锢则难与成务，而懦则难与图功。此不待请业而退，吾知其无启发之心矣；亦无烦退而加省，吾知其无发之机矣。回其果愚乎？回其有异乎于是乎？然而骤以不愚回，回之实不彰；遂以不愚许回，回之真反晦。不见其退而弦诵，而居然风雅之通乎？退而著述，而居然文学之选乎？退而步亦趋之以趋，居然奉吾模范乎？退而博以文约以礼，居然循吾典则乎？及之省其箪瓢陋巷，亦足以发吾之所乐也；省其视听言动，亦足以发吾之所戒也；省其于吾言无所不说，而拳拳服膺，亦足以发吾之所诱也。其好学也，于其私居发之，其不惰也，于其私行发之，其勿伐而勿施也，于其私相酬醋发之。质不拘也，识不昧也，心不锢而志不懦也，回不愚也。夫吾者固尝试之而终日与言矣。使当吾与言之际，无愚钝之气，无愚鲁之概，无愚讷之象，而惟截善谝言，吾又安知其不愚而乃真愚也？夫赐也因境而悟《诗》，商也因《诗》而悟《礼》，吾亦尝有启予知来之叹，乃不谓回之沈沈默默，而竟足以发也。然而回深远矣。子之赞回如此。
答卷呈上去，很快被推荐到主考官那里。庚辰科会试的同考官是翰林院编修陈启泰（字伯平），他为王懿荣写的推荐批语是：
跌宕纵横，不可一世，信是才人之笔。《易》旁推交通，《书》畅茂，《诗》古雅，《春秋》有断，《制礼》考据精确，出笔俱傲兀不群。渊懿赅洽，足征讨论功深。
合观十四艺，于经学、史学、小学、天文、舆地、金石均通贯，非从拾摭拾得来，望而知为泽古之士。
庚辰科会试主考为尚书景濂，副主考为侍郎许应骙，尚书麟书、翁同龢，阅卷大臣为大学士徐桐、松森、李鸿藻、杨宣振、孙怡经、锡珍、邵亨豫、乌拉喜崇阿等。
三场考完之后，还要耐着性子等待着“杏榜”的发布。虽说是杏榜，可到了发榜之日，京城的杏花根本没开。这一天，王懿荣起了大早赶到大红榜前，一看，榜上第一百五十六名贡士正是自己的大名。贡士，乃《礼记·射义》说：“诸侯岁献，贡士于天子”。意指春秋时诸侯向天子贡纳方物的同时，也向天子推荐人才。清代称会试合格者为贡士。
六天后，王懿荣又参加复试。这天一大早，他穿上宫里特意为新中贡士们所做的崭新的宫服，随众贡士们由东华门入宫，进至中左门，在点名处领到试卷，然后进入保和殿考场。在卫士、监考官的监视之下，就坐应试。
复试照例是四书文，题目是《伊尹以割烹要汤》；另有一首五言八韵诗《赋得日久蓬莱深》。王懿荣在红格宣纸上，按照格式要求，一一写就。王懿荣写道：
伊尹以割烹要汤
述元圣之轶事，而得割烹之说焉。夫割烹要汤，其事时见于他说，而不意其出于伊尹也，万章故述人言而问之。曰士人感慨时命，辄曰运不踵伊与吕，未尝不废书而叹也。岂知古名臣盛世，声施灿然，光垂后裔，而原其际遇之始，结主之初，有传有不传，有传而适不足以传，且不如其不尽传者，夫何时命之足慨也？如人之有言伊尹是已。昔者父子尝言曰，汤之于伊尹，学焉而后臣之。而实为阿衡，美有商，是尹之汤昭昭然矣。然而以人所言则异是。盖自伊耆氏之后，五百余岁而有伊尹。伊尹之养，何养乎？空桑人之养也，而为伊尹者，不得依其养以终；伊尹之时，何时乎？酒池脯林之时也，而为伊尹者，不得任其事之敝。当是时，能养贤者莫如汤，而不可无以要之也，而伊尹隶于女师矣；当是时，能匡时者莫如汤，而必思所以要之，而伊尹论为媵臣矣。要之义主乎邀，邀人以远大至难也，而必先于其所近，而伊尹负鼎抱俎矣；要之义在乎求，求人于高明，难信也，而要莫善于其所便，而伊尹缘鹄饰玉矣。盖汲汲乎，其将以要汤也，于是说鱼肉之美以要之；而要之计，以微至说菜果之美以要之，而要之术，以浅通说和之美、饭之美、水之美以要之；而要之于其不自知，且极论水火调剂滋味之，美以要之；而要之于其不及辨，且要之，言有曰非为天子不得具，乃遂要之以远大，要之以高明，而汤亦几几乎，饮食之人矣，则直以割烹要汤云尔。异哉汤也，夫非犹是祷旱之汤也欤哉！汤之政且严绝夫干谒苞苴矣，而胡为乎听人以要之也？夫非犹是解纲之汤也欤哉！汤之德且下于行喘息矣，而胡为乎，致人以割烹要之也？且也汤以胞人笼伊尹，则汤之遇伊尹也已甚亵，而不谓伊尹乃先以要之也。汤以宅师位伊尹，则汤之待伊尹也亦甚尊，而不谓伊尹先以割烹要之也。夫名贤之记有家乘，至于其隐事则必讳，观伊陟之私录，而割烹之要必不书；大臣之传在国史，至于其琐事则不详，稽商垢之旧文，而割烹之要在所略。然而人之啧啧然以至于今日者，则曰伊尹在割烹要汤也，有诸？
另一首五言八韵诗，王懿荣又写道：
赋得日久蓬莱深，得深字五言八韵：
日住神州久，
蓬莱惬素心。
地连三岛近，
人在五云深。
弱水时清浅，
长年足咏吟。
壶中真趣永，
海上旧游寻。
第一峰高丛，
横双阙对临。
看将仙人俗，
阅尽古来今。
岁月诸天录，
笙簧下界音。
升平方献颂，
嵩祝敢忘箴？
几天后揭榜，王懿荣复试钦定第一等三十五名。
复试之后又要参加殿试。殿试又称廷试，考试内容是“策对”，地点仍在保和殿。众考生由礼部官引导鱼贯进入中左门，到中和殿阶下跪接策题，进保和殿入坐就试。
殿试名义上是皇帝亲临考试，故而十分隆重严肃，阅卷大臣称读卷大臣，意思是为皇帝读考卷。共有8位读卷大臣，他们不是大学士即是院部大臣，都亲临考场监督。礼部尚书徐桐为提调，其余受卷、弥封、收掌、印卷等16名皆由翰林院、光禄寺、鸿胪寺和礼部选官员监场。
殿试的气氛使人格外紧张。殿外有禁卫护军统领亲率侍卫护军，穿梭般地在中左门、中右门之间巡查，殿内有四个御史及全副顶戴的王公大臣监场。考场内鸦雀无声，严肃凝重。待考生们思绪进入到策对的考题之中，考场只听见笔墨和纸的声音，如春蚕食桑之声。
对策是统治者为治邦安国，所采用的求贤纳言之举。议论是泛泛而谈，并非定国事之决策。可以援引历史上明君贤臣的事例，博综经义，加以自己的见识，引申发挥，所以不太受格式的限制就可以铺陈成文。
王懿荣早已做好了准备。开卷后，按例先填好自己的履历，有年庚、籍贯、乡试及会试的名次；再列祖宗三代的简历。接下去是对策的正文。王懿荣首先写出对策的宗旨，他写道：
对 策
臣对：臣闻诏策取士，自汉文，唐宋尤重。朝廷将合古今之学，以觇天下士人所学之实也。是以明道之要，考绩之方，训俗之规，简兵之制，皆以博综经史，酌古准今，以观其所学之通。张显有言“臣不稽古，无以事君，而君之稽古，所以同天”。易曰，“蒙以养正圣功也”，孟子谓君正莫不正，此帝王之学也。至通天地人之谓儒，陈善闭邪之谓敬，以迄乎主善为师，举能其官，惟怀永图，不忘大功，必迪知其所由然。所以崇圣学，肃官方，明恭德，练军实者，罔不在此。
王懿荣思绪一收，侃侃又言道：
钦惟皇帝陛下典学日新，求治日密，凡传心考道之原，察吏安民之务，节用厚俗之端，经武保安之略，辅导攸隆，谟猷备举。圣谕频颁，切求直言，时好问畴咨之美。本年试士，进臣等于廷，而策以阐道、课官、崇德、修武诸大端。臣惟汉儒辕固有云，“务正学以言，毋曲学以阿世”。况大对为敷奏建言之始，敬念《礼记》无隐之训，取经史通义以符试策称对之礼。
伏读制策有曰，《虞书》首执中之训，为道统所由开，因以求帝德王道之原，下及诸儒学行之辩，此诚审端建极之至意也。臣按《论语》终篇引尧曰：“允执其中”一语，为千古帝王心传之旨。尧咨舜命，时代虽殊，条贯则一。时当守成，则以周成康之继治、汉文景之承流为中；时当创垂，则以汤武之挞伐中士、汉唐及元之定威异域为中。朱子所谓中无定体随时而在者是也。今本《尚书·汤诰》降衷恒性，与《国语》两言降衷，字义并同。《洪范》阴骘之说，《吕览·君守》篇已引伸之。五行庶征，乃箕子述《九畴》旧文，后世理数之分，因之以出。古经无“理”字义训。穷理尽性之语，首见《易》传，滥殇于周秦诸子，宋史遂立道学之名。随王通《中说》一书，出后人伪，中载两事，时代不符；董仲舒天人三策，语及灾异；唐韩愈以博爱言仁，又分性为三品，其论有未尽纯。其人乃三代以后大儒，其书皆古之子属，不得以宋儒理学之法上绳之也。宋之濂、洛、关、闽，得力在体认心性。程氏谓天理二字乃自家体认出来，诚为心得。元儒倡自姚枢、许衡，而吴澄、金履祥、许祥谦继之。明之理学首为曹端，至王守仁尤体用兼备。皇上勤求上理，首揭古圣贤实际所在，不仅原心性于几微矣。
制策又以亲民者莫如守，与民最亲者莫如令，而于廉才两途，权其出入得失，以求正本清源之道。臣按汉制，以六条独察二千石。其时县令其轻，以察令之职委之于守，故《汉书·循吏传》六人，有守而无令。史称令长于岁尽计户口、钱谷、盗贼之数，上之郡国。令长课于郡守，郡守课于刺史，刺史课于御史、丞相，诚得上下相维之意。又其课吏，随时有考，为法最密，故天下郡邑虽多，而一守得人，则诸县得人，有执简御繁之道，其吏之廉才贪庸，莫不烛照数计矣。《虞书》九德曰廉、郑注《周礼》，谓在心为德，此言其人自具之德。《周官》六计亦曰廉，郑注六事皆以廉为本，此言国家计吏之。《礼》曰，“大臣法，小臣廉”。今日大臣惟患其不廉，不廉则汲引私人，偏护僚属，小臣乃患其不法，不法者虐民以奉长官，剥削甚而事变起，不法之甚矣。近年各直省册报民屯丁口数目，率二万八千六百二十余名口，莫不仰赖于朝廷培养调护之方。安民必先察吏，端在大吏以公为忠矣。