김 교수는 1960년 서울대 화학과 졸업 후 1966년 미국 펜실베니아주 피츠버그대학원에서 이학 박사학위를 취득하고 듀크대 의대교수를 거쳐 캘리포니아 주립 버클리대의 교수, 캘빈 연구소 소장 및 로렌스 버클리 국립연구소 구조유전체학센터에 재직하는 동안 구조생물학을 통한 생명과학 연구를 해 왔다.
특히 아미노산을 운반해 단백질을 합성하는 전달 ＲＮＡ(tRNA)와 중요한 암유전자인 Ｒas단백질의 3차원 구조를 밝혀내는 등 ‘구조생물학’ 분야의 세계적 권위자다. 또 김 교수는 한, 미, 일 정부, 대학 및 여러 비영리단체의 고문으로 활발하게 활동중이다.