서울대학교 미술대학에서 응용미술학을 전공하고 같은 대학교 환경대학원 환경조경학과를 수료했다. 이후 미국 캘리포니아대학UCLA 대학원에서 디자인학과를 졸업한 후, 한국으로 돌아와 고려대학교 대학원 건축공학과를 졸업했다.
졸업 후에는 인류건축문명권 75개국 680여 도시를 직접 방문해 현지 조사하는 등, 지구촌의 공간문화와 인간행태에 관한 흔적을 탐사했으며, 특히 한중일 삼국 공간의 유형학적 비교에 관한 많은 연구물을 발표했다.
서울대학교 미술대학 학장을 지냈으며 대통령 직속 녹색성장위원회 위원, 재단법인 서울디자인재단 이사장, 사단법인 한국공공디자인학회 회장, 국회공공디자인문화포럼 공동대표, 서울시 부시장 등을 역임했다. 서울시 부시장 시절에는 디자인서울총괄본부장 직무를 수행하며, 다차원적인 도시혁신 프로그램을 추진했다. 그간의 공로를 인정받아 창조경영대상2009를 수상했으며, 국가로부터 황조근정훈장을 수훈했다. 현재 서울대학교 미술대학 디자인학부 교수로 공간디자인, 공공디자인을 지도하고 있으며, 서울대학교 미술관 관장이다.
《공간디자인의 언어》 《공공디자인행정론》 《리더는 디자인을 말한다》 《서울을 디자인한다》 《권영걸교수의 공공디자인산책》 《공간디자인16강》 《색채와 디자인비즈니스》 《한중일의 공간조영》 등 36편의 저서 및 역서가 있으며, 공간디자인 공공디자인 색채디자인에 관한 여러 논문을 국내외 학회에서 발표했다.