고려대학교에서 국어국문학을 전공하고, 동 대학원에서 석·박사 학위를 취득했다. 그 후, 동북 중고등학교에서 국어교사로 재직한 후 카투사로 군대 생활을 마쳤다. 1983년 MBC TV에 PD로 입사하여 17년 동안 「퀴즈 아카데미」 「우정의 무대」 「일요일 일요일 밤에」 「대학 가요제」 「TV청년내각」 「테마게임」 「민족통일 음악회」 등의 참신하고 기발한 발상이 돋보이는 방송프로그램을 연출했다. 2000년 3월부터 7년 반 동안 이화여자대학교 언론홍보영상학부 교수로 재직하면서 재미와 의미가 결합된 실험적 강의를 진행했다. 교수직을 병행하면서 EBS FM에서 「주철환이 만난 사람」과 EBS TV의 시사프로그램 「생방송 시선」을 진행했다. 그 후, 2007년 7월 수도권의 새로운 지상파 방송인 OBS 경인TV 대표이사 사장으로 취임하여 2008년 12월 28일 OBS 개국 1주년 현재까지 '시청자 중심주의' 실현을 위해 열정을 쏟고 있다.

한국방송대상 우수작품상(1990, 1991)을 비롯하여, 백상예술대상 우수작품상(1995), 방송위원회 선정 이 달의 좋은 프로그램상(1996), 경실련 선정 시청자가 뽑은 좋은 프로그램상(1998), 방송위원회 프로그램기획부문 대상(1997), 한국여성단체연합 평등방송 디딤돌상(1999), 한국방송프로듀서연합회가 주는 공로상(2002) 등의 수많은 상을 수상한 바 있다.

주요 저서로는 『퀴즈아카데미 1, 2』 『30초안에 터지지 않으면 채널은 돌아간다』 『PD는 마지막에 웃는다』 『주철환 프로듀서의 숨은 노래 찾기』 『상자 속의 행복한 바보』 『사랑이 없으면 희망도 없다』 『시간을 디자인하라』 『나는 TV에서 너를 보았다』 『스타의 향기』 『거울과 나침반』 『PD마인드로 성공인생을 연출하라』 등이 있다.