만주 간도성(間島省) 화룡현(和龍縣) 명동촌(明東村) 출생으로, 본관은 파평(坡平)이다. 시인 윤동주(尹東柱)의 동생이며, 만주의 간도성 용정가(龍井街)공립 홍중(弘中)소학교, 만주 광명(光明)영신(永信)중학교를 졸업하고 만주에서 의과대학을 다녔다.
1945년 월남해 피난지 부산에서 서울공대 건축과에 입학했고, 졸업과 동시에 해군에 입대해 시설장교로 근무했다. 군장교 시절에는 시에 탁월한 능력을 발휘해 1955년 6월 『문학예술(文學藝術)』에 시 「설조(雪朝)」로 등단했으며, 이어 1959년 1월 『사상계(思想界)』에도 시를 발표해 사상계 출신 문인 반열에 들기도 했다.
제대 후 부산대학교 교수로 취임해 한국근대건축사(韓國近代建築史) 연구에 심혈을 기울이기 시작해 「1910년 이전의 부산의 양풍건축」과 「부산상품진열관(현 저금관리국) 건축에 대한 사적고찰」이란 논문을 발표했다. 그의 연구업적 중 대표라 할 수 있는 『한국양식건축80년사』는 이후 한국 건축계의 가장 훌륭한 저서 중 하나로 꼽히며, 학계에 큰 영향을 끼쳤다.
대부분의 건축인들이 현대건축을 향해 앞을 다투던 시절, 그는 한국의 근대건축역사를 수집 정리했다. 건축사에 대한 인식이 대체로 전통건축사에 한정되고, 도시가 현대화되고, 개화기 이후의 건축들이 대부분 철거되던 시기에 그는 한국 근대건축뿐만 아니라 개화기와 식민지기의 건축가들에게 관심을 기울여 그들의 업적을 발굴해냈고, 특히 그들이 건축사에 끼친 영향을 부각시켰다.
또 하나의 업적은 한국 근·현대건축의 통사적(1880∼1978) 체계를 수립했다는 것으로, 관련한 여러 논문들을 발표해 후학들에게 영향을 주었다. 그의 학문적 업적은 건축의장학, 색채학 연구에 이어졌고, 영세적인 1970년대 건축출판계에서 훌륭한 번역서들을 내놓아 한국 건축출판문화의 발판을 이루어 내기도 했다.
한편 건축교육적 측면에서는 부산대학교(1960∼1967)와 동국대학교(1968∼1971), 성균관대학교(1971∼1985)의 건축과 창립에 기여해 많은 제자를 길러냄으로써 건축계 발전에 크게 이바지했다. 그의 사후, 제자들은 『한국근대건축사연구』를 펴냈으며, 동시집 『민들레피리』를 출판해 그의 업적을 기렸다.