幼少の頃にはヨルダンに3年ほど住んでいた。小学校2年の時に帰国すると、兄が柔道を始めたことがきっかけで、双子の姉である亜佑美とともに始めた。姉はすぐに辞めてしまったために寂しい思いをしたものの、永山中学2年の時には全国中学校柔道大会48kg級で3位になった。3年の時には準決勝で沖学園中学3年の松田邦恵に判定で敗れて3位だった。続く全国女子体重別ではこの階級トップの田村亮子と長井淳子が出場しなかったものの、予想外の活躍で決勝まで進むと、同じ中学3年生である松田と史上初となるシニアの全国大会における中学生同士の対決となった。今大会では出足払の技ありで松田を破って全国中学校柔道大会で敗れた雪辱を果たして、この大会の前身である強化選手選考会で城香中学3年の田村が優勝して以来、7年ぶりとなる中学生での大会制覇を成し遂げた(これ以降、今大会を中学生で制した選手は現れていない)。今大会で優勝したことで福岡国際に出場する機会を得るも、準決勝でコマツの長井に技ありで敗れると、3位決定戦でもフランスのサラ・ニシロ＝ロッソに技ありで敗れて5位にとどまった。旭川大高校へ進むと、1年の時には全日本ジュニアで土浦日大高校2年の中島英里子を破って優勝した。世界ジュニアでは決勝でキューバのダニエスカ・カリオンに敗れて2位だった。2年の時には選抜体重別の準決勝でトヨタ自動車の田村に判定で敗れたものの3位になった。全日本ジュニアの決勝では沖学園高校2年の松田を破って2連覇を達成した。アメリカ国際でシニアの国際大会初優勝を飾った。全国女子体重別と全国高校選手権では3位だった。3年の時には選抜体重別の準決勝で東和大学4年の濱野千穂に判定で敗れた。2001年には天理大学へ進学すると、2年の時には階級を52kg級に上げるも、ジュニア時代のような活躍は見られなかった。引退後の2015年には滝川市のたきかわコスモスマラソンのハーフマラソン女子高校生以上40歳未満の部で15位となった。
大学1浪中に「何かやってみよう」と劇団ひまわりの研究生募集に応募したのが、芸能界入りのきっかけである。『大江戸捜査網』などのテレビドラマや舞台に出演していたが、それだけでは食べていけないため、マネージャーからアルバイトとして声の仕事を紹介される。パラマウント・テレビ制作のテレビドラマ『マニックス』での初レギュラーを経て、1972年のテレビアニメ『マジンガーZ』の主人公・兜甲児役でブレイクした。それ以後、アニメ・吹き替えを問わず、幅広い活動を見せる。少年から老人役、ヒーローから冷酷な悪役、小悪党役まで演じる。兜甲児役では演技の未熟さからディレクターに怒られることが多く、「それまでは、バイトの感覚でやってたんだけど、本当に慣れることができたみたい」とのこと。オーディションを受けると落ちることが多く、ジャッキー・チェンについても兜甲児についても、オーディションなしで役をもらった。また、自分の老いを実感しているにもかかわらず年相応の役があまり来ないため、若い演技をしなくてはならないことに難儀している模様で、兜甲児役もかつての勢いが衰えてきていることを自覚しており、近年では交代を望んでいた。2009年のテレビアニメ『真マジンガー 衝撃! Z編』で赤羽根健治に交代させることができ、自身はようやく安堵したという。その後、2018年の劇場アニメ『マジンガーZ / INFINITY』では森久保祥太郎が演じており、自身は統合軍指令役として収録の際に森久保から当時のことなどを聞かれたが、「もう忘れちゃったから、君が思うとおりにやりなよ」とエールを送っている。ジャッキー・チェンの専属吹き替え声優としても知られている。ほとんどのジャッキーの出演作品で吹き替えを担当しているほか、彼を主題にしたアニメやドキュメンタリー番組でも声を担当している。なお、石丸とジャッキーの初対面は、1982年の『スネーキーモンキー 蛇拳』のアフレコスタジオである（ちょうど新作『ドラゴンロード』のPRで来日しており、石丸をジャッキーが表敬訪問）。また、1984年の『夜のヒットスタジオ』にジャッキーが歌手として出演した時は、石丸がジャッキーの応援で出演した。『ベスト・キッド』のジャッキーは老いた役だったため、恥ずかしくなくやれたと語る。ジャッキー・チェン以外には、『ワイルド・ブリット』にてジャッキー・チュンの吹き替えを担当したほか、カート・ラッセルとウィレム・デフォーの両者を佐古正人、大塚芳忠、江原正士、山路和弘、青野武、金尾哲夫と並んで吹き替えた経験もある。また、1971年のテレビドラマ『復讐の鬼探偵ロングストリート』では、ブルース・リーの吹き替えを一度だけ演じたことがある。『トランスフォーマー』シリーズでは総司令官ロディマスコンボイを演じたが、当時は玩具が発売されていることを知らず、後年のインタビューで初めて知ったという。本人はあまり顔出しは好んでいないが、他の者がやるのは抵抗はないという。近年ではウルトラマンタロウの声を担当することが多いが、石丸自身はインタビューで『ウルトラマン物語』でタロウの声を担当したことを忘れており、『ウルトラマンレオ』第40話にゲスト出演したことが覚えていたと語っている。2009年頃まで喫煙者だったが、声の出が悪くて止めた。タバコを止めてから声の出が違い、衰えのせいもあって、もし吸ってたらダメだったかもしれないと語る一方、「ま、ジャッキーの映画やってなかったら吸ってたかもしれないけどさ。(笑)」とも語っている。『火曜サスペンス劇場』以来、日本テレビのサスペンスドラマ枠、『24時間テレビ 「愛は地球を救う」』などのスペシャルドラマ、邦画やアニメーションなどを放送する際の『金曜ロードSHOW!』、ならびにテレビアニメ『それいけ!アンパンマン』の視覚障害者のための副音声解説（アイパートナー）を担当しており、「この番組の案内役、アイパートナーは私（わたくし）石丸博也でした」の発言でエンディングを飾る。また、『アンパンマン』の副音声では、オープニングのタイトルコールと本編の内容に合わせた軽妙なナレーションをつけている（アンパンチのシーンのあと、「ばいきんまん、遠くへ飛んでっちゃったー」など）。2話目の最後のほうでは「僕は石丸博也、次回も楽しみに待っててねー」などと発言している。フジテレビの『トリビアの泉 〜素晴らしきムダ知識〜』でも、副音声（影のナレーター）として登場したことがある。