Народный художник СССР (1950). Лауреат Сталинской премии первой степени (1943). Действительный член АХ СССР (1947). Брат П. Ф. Юона. Член ВКП(б) с 1951 года.
К. Ф. Юон родился 12 (24) октября 1875 года в Москве в швейцарско-немецкой семье. Отец — служащий страховой компании, позже — её директор; мать — музыкант-любитель.
Константин Юон с 1892 по 1898 год учился в МУЖВЗ. Его преподавателями были такие мастера, как К. А. Савицкий, А. Е. Архипов, Н. А. Касаткин.
По окончании училища два года работал в мастерской В. А. Серова. Затем основал собственную студию, в которой преподавал с 1900 по 1917 совместно с И. О. Дудиным. Его учениками были, в частности, А. В. Куприн, В. А. Фаворский, В. И. Мухина, братья Веснины, Н. Д. Колли, Ройтер, Михаил Григорьевич.
В 1903 году Юон стал одним из организаторов Союза русских художников. Он также входил в число участников объединения «Мир искусства».
С 1907 года работал в области театральной декорации.
С 1925 года Юон — член АХРР. Помимо работы в живописном жанре, он активно занимался оформлением театральных спектаклей, а также художественной графикой.
В 1948 по 1950 годы художник работал директором Научно-исследовательского института теории и истории изобразительных искусств АХ СССР.
С 1952 по 1955 преподавал в качестве профессора в МГАХИ имени В. И. Сурикова, а также в ряде других учебных заведений. С 1957 года был первым секретарем правления СХ СССР.
К. Ф. Юон умер 11 апреля 1958 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище (участок № 4).
На московском доме, где он жил и работал (улица Земляной вал, 14—16), установлена мемориальная доска.