世界杯的赛场上，王励勤的战绩却只能用糟糕一词来形容。他从90年代就开始参加这个赛事，结果连续打了9次都没有获得单打冠军，而且输得非常惨，只进过1次决赛还被老外4-0横扫，还有2次甚至小组出不了线。
1999年，王励勤第一次参加世界杯单打，结果小组赛就折戟沉沙——输给大满贯瓦尔德内尔也就算了，可他连日本削球手松下浩二都没打过，真是惨败！2000年，王励勤第二次出征，这次虽然杀入了半决赛，但却被马琳3-0横扫，再次无缘冠军。
2001年，王励勤首次、也是最后一次杀入世界杯男单决赛，彼时的他刚在大阪拿到了世乒赛的男单金牌，成为了乒坛炙手可热的人物，而此次世界杯决赛的对手则是白俄罗斯名将萨姆索诺夫。当时看来，王励勤赢球的希望还是比较大的。然而比赛的结果却让人大跌眼镜：王励勤惨遭萨姆索诺夫4-0吊打，几乎没有还手之力，输得相当狼狈。
随后2002年世界杯，王励勤止步前八，0-4惨败不敌波尔；2003年，他再次在半决赛输给马琳，比分为1-4；2004年，王励勤小组赛没出线，连输波尔、蒋澎龙；2005年，王励勤八强赛被波尔4-3拿下；2006年，他还是倒在半决赛、还是输给马琳，这次被4-0横扫。
2007年，王励勤最后一次参加世界杯单打，但依旧倒在了前4名的位置上，与马琳一起被韩国选手柳承敏击败。北京奥运会后，王励勤开始逐渐淡出前三主力阵容，随后直到退役也未再踏入世界杯的男单赛场。