1930年（昭和5）6月15日○広島県豊田郡瀬戸田町（生口島）に生まれる。父峰市・母ヒサノの次男、4男5女の第3番目。

1943年（昭和18）13歳○3月瀬戸田国民学校を卒業。4月広島市の修道中学校に入学。

1945年（昭和20）15歳○8月6日勤労動員先の広島陸軍兵器支廠で原爆に被爆。11月広島県立忠海中学校に転校。

1947年（昭和22）17歳○3月忠海中学校を4年で修了。母方の大伯父清水南山（彫金家）の勧めにより東京美術学校（現東京芸術大学）を受験、4月同校日本画料予科に入学。

1952年（昭和27）22歳○3月東京美術学校日本画科を卒業。卒業制作『三人姉妹』は同校買い上げとなる。4月東京芸術大学美術学部日本画科副手（翌年、同助手）となる。爾来、主任教授であった前田青邨に師事する。9月再興第37回院展に初出品したが落選。

1953年（昭和28）23歳○9月第38回院展に『家路』が初入選。以後入選を重ねる。

1955年（昭和30）25歳○5月前田青邨夫妻の媒酌で、東京美術学校の同期生松山美知子と結婚。9月日本美術院院友に推挙される。

1959年（昭和34）29歳○9月第44回院展に『仏教伝来』が入選。記念碑的作品となる。12月板橋区双葉から同区成増に転居。

1961年（昭和36）31歳○9月第46回院展出品作『入涅槃幻想』で日本美術院賞（大観賞）を受賞し、特待（無鑑査）に推挙される。

1962年（昭和37）32歳○9月第47回院展出品作『受胎霊夢』で日本美術院賞（大観賞）を受賞。10月第1回ユネスコ・フェローシップによるヨーロッパ留学に出発（翌年5月に帰国）。

1963年（昭和38）33歳○9月第48回院展出品作『建立金剛心図』で奨励賞（白寿貰・G貰）を受賞。

1964年（昭和39）34歳○6月日本美術院同人に推挙される。9月東京芸術大学美術学部日本画科講師となる。第49回院展出品作『仏説長阿含経巻五』で文部大臣賞を受賞。

1965年（昭和40）35歳○6月日本橋三越で第1回個展を開く。

1966年（昭和41）36歳○6月から10月にかけて東京芸術大学第1次中世オリエント遺跡学術調査団に参加、トルコ・カッパドキアの洞窟修道院の壁画を模写する。

1967年（昭和42）37歳○3月から約1年間、法隆寺金堂璧画再現事業に参加、第3号壁を単独で担当する。

1968年（昭和43）38歳○7月から8月にかけてアフガニスタンから中央アジアを巡り、取材する。以後、毎年のようにシルクロードと仏跡の取材を行う。

1969年（昭和44）39歳○4月東京芸術大学助教授に就任。

1970年（昭和45）40歳○4月日本美術院評議員に就任。

1972年（昭和47）42歳○8月鎌倉市二階堂に転居。

1973年（昭和48）43歳○5月東京芸術大学教授に就任。9月文化庁から高松塚古墳壁画学術調査委員を委嘱される。

1974年（昭和49）44歳○12月ローマ法王パウロ6世に謁見、『古代東方伝教者』を献上する。

1976年（昭和51）46歳○この年、全国6都市で「平山郁夫シルクロード展」（朝日新聞社主催）を開催。6月第8回日本芸術大賞（新潮文芸振興会主催）を受賞。12月から翌年4月にかけて、テヘラン、バグダッドなど中近東5都市で「平山郁夫 THE SILK ROAD展」（国際交流基金主催）を開催。

1977年（昭和52）47歳○全国10都市で「チベット素描展」（朝日新聞社主催）を開催。

1978年（昭和53）48歳○この年、全国9都市で「中国を描く平山郁夫展」（読売新聞社主催）を開催。9月第63回院展出品作『画禅院青邨先生還浄図』で内閣総理大臣賞を受賞。

1979年（昭和54）49歳○3月から4月にかけてアテネの国立近代美術舘で「平山郁夫展」を開催。9月から10月にかけて北京と広州で「平山郁夫日本画展」を開催。

1981年（昭和56）51歳○2月日本美術院理事に選任される。

1982年（昭和57）52歳○6月第1回美術文化振興協会賞を受賞。

1983年（昭和58）53歳○この年、全国12都市で「平山郁夫展−天竺への道」（読売新聞社主催）を開催。9月第1回東京芸術大学敦煌学術調査隊を率いて現地へ赴く。

1984年（昭和59）54歳○11月薬師寺玄奘三蔵院の壁画制作に着手。玄奘三蔵の歩みを描くこの壁画は、西暦2000年12月31日の完成をめざす。

1988年（昭和63）58歳○4月東京芸術大学美術学部長に就任。奈良県文化会館で「大和路を描く−平山郁夫展」を開催。12月ユネスコ親善大使に任命される。

1989年（平成元）59歳○この年、全国7都市で「“シルクロードの心”平山郁夫展」（テレビ朝日・朝日新聞社主催）を開催。12月東京芸術大学学長に就任。

1990年（平成2）60歳○この年、全国17都市で「平山郁夫楼蘭紀行展」（朝日新聞社・テレビ朝日主催）を開催。4月東京国立近代美術館評議員に就任。

1992年（平成4）62歳○1月広島県立美術館で「画家・平山郁夫の出発」展を開催。6月日本中国友好協会会長に選出される。

1993年（平成5）63歳○この年から翌年にかけて国内16都市、海外3都市で「アンコール遺跡救済展−平山郁夫のメッセージ」を開催。4月から6月にかけて茨城県近代美術館と富山県立近代美術館で「平山郁夫展」（両館と朝日新聞社主催）を開催。11月文化功労者として顕彰される。

1994年（平成6）64歳○この年、全図21都市で「西から東へ30万キロ−平山郁夫シルクロード展」を、14都市で「平山郁夫展−日本の美を訪ねて」（朝日新聞社主催）を、6都市で「平山郁夫『仏教伝来』展」（読売新聞社主催）を開催。

1995年（平成7）65歳○この年から翌々年にかけて全国主要都市で「平山郁夫展−南京・中国を描く」を開催。4月奈良県立美術館で「平山郁夫展−シルクロード・仏教・大和路−」を開催。11月香川県文化会館で「日本の道・日本文化の源流を描く−平山郁夫展」を開催。12月東京芸術大学学長を退官。

1996年（平成8）66歳○この年から翌年にかけて全国主要都市で「世界の文化遺産を描く−平山郁夫展」を開催。1月日本育英会会長に就任。4月日本美術院理事長に就任。

1997年（平成9）67歳○4月故郷の広島県瀬戸田町に平山郁夫美術館が開館。

1998年（平成10）68歳○11月文化勲章を受章。12月広島県名誉県民、広島市名誉市民に顕彰される。

2000年（平成12）70歳○12月31日、構想以来約三十年をへて、奈良薬師寺玄奘三蔵院《大唐西域壁画》(７場面・13面/縦2.2メートル、総延長約40メートル)が完成。