본관은 인천(仁川). 호는 담헌(淡軒). 대구(大邱) 출신. 아버지 재호와 어머니 황동수 사이의 2남 중에 맏아들로 태어났다.
이성우는 1945년에 경북공립중학교를 졸업하고 1950년에 서울대학교 농과대학 농화학과를 졸업하였다. 그 뒤에 일본으로 가 오사카후리쓰대학(大阪府立大學) 농학부 원예이용학연구실(園藝利用學硏究室)과 경도대학(京都大學) 인문과학연구소 과학사연구실에서 각각 연구원으로 있었다.
귀국하여 1961년에 대구대학 약학과에서 「숙주의 배양과 조리에 의한 비타민C 소장(消長)에 관한 연구」로 약학석사 학위를 받았다.
이어 1971년에는 부산대학교에서 「녹열(綠熱) 고추의 저온저장에 따른 종자 갈변(褐變)에 관한 생리화학적 연구」 로 이학박사 학위를 취득하였다.
이성우는 1953∼1957년에 경북대학교 교수, 1957∼1968년에 효성여자대학교 교수, 1968∼1976년에 영남대학교 교수, 1976∼1992년에 한양대학교 교수를 역임하였다. 그리고 한국영양식량학회 회장, 한국식문화학회 회장, 한국차문화학회 회장, 한국식문화연구소 소장, 동아시아식생활학회 회장 등을 두루 역임하였다.
이성우는 학문적으로 한국식품사의 체계를 잡아야겠다는 생각에서 일본과 중국에 산재해있는 한국식품사 관련 자료를 집대성하였다. 그리고 우리나라의 식생활을 문화사적인 면에서 고찰하여 동아시아 속에서의 한국식생활의 위치를 설정해 놓는 데에 지대한 공헌을 하였다.
이성우는 1972년에 천마(天馬)학술상 · 한국농화학회학술상, 1982년에 한국출판문화저작상, 1984년에 백남(白南)학술상, 1985년에 하성(霞城)학술상 등을 받았다.
이성우의 주요저서로는 『고려이전한국식생활사연구(高麗以前韓國食生活史硏究)』(1978) · 『한국식경대전(韓國食經大典)』(1981) · 『조선시대조리서의 분석적연구』(1982) · 『한국식품문화사(韓國食品文化史)』(1984) · 『한국식품사회사(韓國食品社會史)』(1984) · 『한국요리문화사(韓國料理文化史)』(1985) · 『한국의 민속주』(1991) · 『동아시아속의 고대한국식생활사연구』(1992) · 『식생활과 문화』(1992) · 『한국식생활의 역사』(1992) · 『한국고식문헌집성(韓國古食文獻集成)』(1992) 등이 있다.