愛知県海部郡蟹江町生まれ。 1953年（昭和28年）東海高等学校卒業。1957年（昭和32年）京都大学工学部建築学科卒業。在学中は西山卯三に師事。卒業制作の題目は「A Project for Shopping Center」であった。同年東京大学大学院工学研究科建築学専攻修士課程へ進学。東大では丹下健三研究室に所属し指導を受ける。[2] 東大在学中に「株式会社黒川紀章建築都市設計事務所」を設立。1964年（昭和39年）東京大学大学院工学系研究科建築学専攻博士課程単位取得退学。1969年（昭和44年）に株式会社アーバンデザインコンサルタントと社会工学研究所を設立。 槇文彦、磯崎新、谷口吉生らと共に丹下健三の門下生である。1959年（昭和34年）に建築理論メタボリズムを浅田孝、大高正人、槇文彦、菊竹清訓、粟津潔、栄久庵憲司、川添登らと提唱した。1960年（昭和35年）、メタボリズム・グループとして世界デザイン会議に参加。社会の変化や人口の成長に合わせて有機的に成長する都市や建築を提案した。メタボリズムに基づいた増築・取替えの可能な建築として中銀カプセルタワービル（1972年）などの作品がある。海外では晩年に協働したアーティスト、松本良多がメタボリズムに影響を受けた建築理論を展開している。 博士課程時代の数々の構想案や、磯崎新の代理でアスペン学生デザイン会議に参加するなどの結果、学生時代から国際的に著名で、のちも海外の作品も数多い。 2007年（平成19年）、共生新党を結党して、4月の東京都知事選挙、7月29日の参院選に立候補していずれも落選するが、バラエティ番組への出演と合わせて耳目を集めた。 参院選2ヵ月後の10月12日午前8時42分に、多臓器不全のため東京女子医科大学病院で死去した。73歳没。夫人の若尾文子は、前日に同病院で受診した結果から検査入院したと語った。青山の梅窓院に埋葬され、戒名は至聖院範空功道居士である。 フランス建築家協会正会員、日本景観学会会長などを務めた。