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。