1932년 개성에서 태어나 경복고를 졸업하고 중앙대학교 신문방송대학원을 수료했다. 1949년 18세의 나이로 《연합신문》에 시사만화 『멍텅구리』를 연재하면서 신문만화가로 데뷔하여 1952년 육군정훈감실에서 화보를 편집했으며, 1955년 《동아일보》에 4컷 만화 『고바우 영감』을 연재하기 시작했다. 동아대상(1973), 소파상(1974), 서울언론인클럽 신문만화상(1988), 언론학회 언론상(1990), 한국만화문화상(1997), 보관문화훈장(2002) 등을 수상하였다.

저서로는 『꺼꾸리군 장다리군』, 『소케트군』(전5권), 『김성환 전집 고바우영감』(전10권), 『고바우 현대사』(전4권), 수필집『고바우 방랑기』, 『고바우와 함께 산 반생』 등이 있다. 현재 한국시사만화가회 명예회장, (사)한국만화가협회 고문으로 있다. 그의 상징인 『고바우 영감』은 1950년 12월 《만화신보》에 첫선을 보인 이래 《동아일보》, 《조선일보》를 거쳐 2000년 10월 《문화일보》에 연재를 마치기까지 총 1만 4,139회를 기록한 우리나라 최장수 시사만화로, 2001년에는 정통부에서 ‘고바우 50주년’ 기념우표를 발행하기도 했다. 그는 1998년 미국 첼시하우스 출판사가 발행한 『세계만화백과사전』에 한국만화가로 유일하게 등재되어 있으며, 2001년에는 그의 작가정신을 기리는 ‘고바우 만화상’이 제정되었고, 『고바우 영감』 원화原畵가 2013년 2월 ‘등록문화재’로 지정되었다.