1847년 충청남도 공주에서 출생했다. 1880년 8월 문과 증광시 병과(丙科)에 합격했다. 1884년 3월 중국 텐진[天津] 주재 대원(大員) 서기관을 지냈고, 1885년 귀국해 홍문관 수찬·동부승지·경주부윤·형조참의·한성부소윤·인천부사 겸 감리 등을 지냈다. 1893년 7월 상하이[上海] 주차 찰리통상사무(察理通商事務), 1894년 9월 주차일본전권대신에 임명되었다. 1895년 4월 김홍집 내각에서 중추원 1등 의관(議官)이 되었으며, 1897년 9월 주차 영국·독일·러시아·이탈리아·프랑스·오스트리아 공사관 1등 참서관, 1898년 5월 주차 영국·독일·러시아·이탈리아 특명전권공사를 지냈다. 1899년 3월 사립 시무학교(時務學校) 교감과 1900년 1월 찬무원을 거쳐, 11월 일본국 특명전권공사에 임명되었다.
1902년 철도원 총재, 1904년 전라남도·경상남도 관찰사, 1905년 충청북도 관찰사, 1906년 8월 경기관찰사를 차례로 역임했으며, 11월 농상공부대신에 임명되었다. 1907년 5월 이완용 내각에서 중추원 부의장이 되었고, 같은해 10월 신사회(紳士會)의 발기인으로 봉영위원을 맡았다. 1908년 2월 대동학회(大東學會) 회원, 7월 장례원경, 8월 기호흥학회(畿湖興學會) 찬무원을 지냈으며, 1909년 4월 궁내관 전형위원(宮內官銓衡委員)에 임명되었다.
1910년 7월 국민협성회(國民協成會)의 ‘한일합병’ 실행 추진단체인 한국평화협회(韓國平和協會)에서 서무부 총장이 되었고, 같은해 10월 「조선귀족령」(황실령 제14호, 1910.8.29)에 따라 남작 작위를 받았다. 1911년 1월 은사공채 2만 5000원을 받고, 2월 작기본서봉수식(爵記本書捧受式)에 참석해 정식으로 조선 귀족 작위증을 받았다. 1915년 8월에는 조선총독부 주도로 식민지배를 정당화하고 시정사업을 선전하기 위한 시정5년기념 조선물산공진회 경성협찬회의 정회원으로 기부금을 냈다. 1921년 4월 조선유교대동회(朝鮮儒敎大同會) 회장, 1922년 1월 선만협회(鮮滿協會) 총재를 거쳐 1924년 9월부터 경학원 대제학으로 활동하다가, 11월 27일 사망했다. 1912년 8월 한국병합기념장, 1915년 11월 다이쇼[大正] 천황 즉위기념 대례기념장을 받았다.
성기운의 이상과 같은 활동은 「일제강점하 반민족행위 진상규명에 관한 특별법」 제2조 제7·17·19호에 해당하는 친일반민족행위로 규정되어 『친일반민족행위진상규명 보고서』 Ⅳ-8: 친일반민족행위자 결정이유서(pp.410∼423)에 관련 행적이 상세하게 채록되었다.