서울대학교 건축과를 졸업하고, 김중업·김수근 선생을 사사했다. 1970년 서울대학교 응용과학연구소를 창설하고 같은 해 월간 《현대건축》을 창간해 주간을 지냈다. 현재 중국 충칭 대학 객좌교수, 명지대학교 석좌교수이자 명예 건축대학장, 아키반건축도시연구원 대표로 있으며, 대통령 직속 국가건축정책위원회 3기 위원장으로 일하고 있다. 주요 작품으로 여의도·한강 마스터플랜, 서울대학교 마스터플랜, 예술의전당, 한국예술종합학교, 베네치아 비엔날레 한국관, 쿠웨이트 자흐라 신도시, 취푸 신도시, 베이징 경제특구, 아제르바이잔 바쿠 신도시, 밀라노 엑스포 한국관 등이 있다.
지은 책으로 『김석철의 세계건축기행』, 『천년의 도시 천년의 건축』, 『희망의 한반도 프로젝트』, 『공간의 상형문자』, 『건축과 도시의 인문학』, 『한반도 그랜드 디자인』, 『만인의 건축 만인의 도시』, 『도시를 그리는 건축가』 등이 있다. 한국건축문화대상, 올해의건축인상, 철탑산업훈장, 보관문화훈장, ANTRON AWARD 대상, 아시아건축상 금상, 베네치아 비엔날레 특별상과 이탈리아 정부 국가문화훈장 등을 받았다.