본관은 해남(海南). 자는 경열(景說), 호는 귤옥(橘屋). 윤효정(尹孝貞)의 증손으로, 할아버지는 목사(牧使) 윤행(尹行)이다. 아버지는 윤화중(尹和中)이며, 어머니는 이희양(李希陽)의 딸이다. 조헌(趙憲)의 문인이다.
1585년(선조 18)에 생원이 되었고, 1589년 증광문과에 병과로 급제하여, 1601년 주서·세자시강원설서를 지냈다. 1603년 호조정랑으로서 지제교 겸 춘추관기주관이 되어 임진왜란 때 불타 없어진 역대실록의 재간에 참여하였다.
이듬해 예조정랑을 거쳐 1606년 평안도도사가 되고, 다음해 공조좌랑이 되었다. 조헌의 문인이었기 때문에 시론의 배척을 받았다. 광해군 때는 말단의 관직을 전전하다가 고향 해남에 은퇴하여 있었다.
윤광계의 시는 시격이 정련(精鍊)되었고 율조(律調)가 청아한 것으로 일세(一世)를 풍미하였다. 저서로는 시문집인 『귤옥집』이 있다.