1891年(明治24年)京都生れ。本名三之助。1910年(明治43年)京都市立美術工芸学校を卒業後、しばらく西陣織の図案描きに従事し、1918年(大正7年)、日本画家を志して京都市立絵画専門学校(現:京都市立芸術大学)に入学。翌1919年(大正8年)、初出品した「深草」が第1回帝展に入選した。第3回展では「調鞠図」で特選、また、第6回展の「華厳」では帝国美術院賞を受賞するなど一躍画壇の花形となった。
京都市立絵画専門学校の教授として、また私塾東丘社の主宰者としても多くの後進を育成、1944年(昭和19年)、帝室技芸員となった。
戦後は、独自の社会風俗画により日本画壇に刺激を与えた。1950年(昭和25年)、日本芸術院会員。さらに1955年(昭和30年)以降は抽象表現の世界に分け入り、その華麗な変遷は世界を驚かせた。多くの国際展にも招かれ、1961年(昭和36年)には文化勲章を受章した。1966年(昭和41年)、自作を展示する堂本美術館を自らのデザインにより開館。また、様々な技法を駆使しあらゆる画題をこなす画才は、各地の寺社仏閣の障壁画においても発揮され、多くの作品を残した。1975年(昭和50年)9月逝去、83歳。