1875年（明治8年）、京都府京都市に生まれる。1887年（12歳）、京都府画学校（現在の京都市立芸術大学）に入学し、鈴木松年（しょうねん）に学んだ。若くして日本画家としての才能を開花させ、1890年（15歳）には第3回内国勧業博覧会に『四季美人図』を出品し、来日中の英国コンノート殿下の買い上げとなる大きな栄誉となる。その後、1893年（18歳）に幸野楳嶺（こうのばいれい）に師事し、1895年の楳嶺死去後は竹内栖鳳（たけうちせいほう）に師事して画技を磨いた。

画壇での地位を固め、1900年（25歳）にはパリ万国博覧会に『母子』を出品。さらに1911年（36歳）のローマ万国博覧会に『上苑賞秋』『人形つかい』を出品し、国際的な舞台でも堂々たる活躍を見せた。1936年（61歳）、新文展の招待展に代表作となる『序の舞』を出品し、その不動の地位を確立。1940年（65歳）にはニューヨーク万国博覧会に『鼓の音』を出品し 、1941年（66歳）に帝国芸術院会員に推挙された。

1948年（73歳）、その圧倒的な画業と日本美術への貢献が称えられ、女性として初めてとなる文化勲章を受章。1949年、74歳で逝去。

その類まれなる芸術の血脈は、息子の日本画家・上村松篁（しょうこう）、孫の上村淳之（あつし）へと三代にわたり受け継がれた。

上村松園は、日本画における美人画の頂点を築いた画家として知られている。優雅な構図と洗練された色彩によって、内面から滲み出る精神性を表現した美人画は、日本の伝統美を象徴するものとして国内のみならず海外でも高く評価されている。

「清らかな絵」を理想とし、生涯にわたり気品ある女性像を描くことを自らの芸術の信念として貫いた。