ロシアではアマチュアエリートとして1998年には欧州ユース選手権優勝・世界ユース選手権3位となるなど活躍。プロを目指して来日し、協栄ジム入り。勇利アルバチャコフらを世界王者に育て、エディ・タウンゼント賞を受賞したアレクサンドル・ジミンをトレーニングパートナーとする。2000年11月20日、後楽園ホールで行われたプロデビュー戦に6R判定勝利を収めた。2003年2月17日、仲宣明が返上し空位の日本バンタム級王座決定戦で、日本同級1位として同2位の額賀勇二を7RTKOで下し王座獲得。その後、瀬川設男・川端賢樹らを相手に同王座を9度防衛。2006年2月26日、六本木の路上で2名を殴り怪我を負わせ、警視庁麻布警察署に傷害容疑で逮捕され、協栄ジムから解雇された。JBCより3か月の資格停止処分を科され、日本王座も返上。その後示談が成立し釈放されたため、2007年4月、協栄ジムに復帰。同年7月1日、元OPBF東洋太平洋バンタム級王者ジェス・マーカを8RTKOで下し再起を果たした。2008年4月21日、元日本ライトフライ級王者本田秀伸との試合。ディフェンスマスターと綽名されKO負けの無い本田を7RKOでくだした。2008年12月31日、ロリー松下が世界戦のため返上し空位のOPBF東洋太平洋バンタム級王座決定戦を、広島サンプラザホールにて金成国と争い、10R負傷判定3-0で王座を獲得した。この試合はWBA世界フライ級タイトルマッチ坂田健史 vs. デンカオセーン・シンワンチャーの前座で行われた。その後、協栄ジムより沖縄ワールドリングジムへ移籍を決意。2009年1月24日までにJBCへ移籍届の提出を済ませた。2009年7月5日、移籍初戦として沖縄・北谷ドームで4位のリチャード・サモシルと対戦し、5度のダウンを奪って8RTKO勝利を収め、OPBF東洋太平洋バンタム級王座の初防衛に成功した。この後、同年10月9日付でOPBF王座を返上してロシアに帰国し、2か月余り後の12月25日にはプロ転向後初の日本以外における試合をモスクワで行い、9RTKO勝利を収めた。2010年2月22日、昨年12月に続き、故郷ロシアのリングでニック・オテーノ（ケニア）と対戦し、12回3-0(2者が120-107、120-108)の大差判定勝ちを収めた。2011年3月27日、ホームタウンのモスクワ近郊バラシクバでムブワナ・マトゥムラ（タンザニア）と10回戦を行い、大差判定勝利を収めた。2011年5月21日、ロシア・モスクワでホセ・アンヘル・ベランサ（メキシコ）とノンタイトル10回戦を行い、ジャッジ2人が10点差をつける一方的な内容で大差判定勝利を収めた。2012年4月4日、元WBA世界バンタム級暫定王者のネオマール・セルメニョ（ベネズエラ）とWBAインターナショナルスーパーバンタム級王座決定戦を行い、3-0の判定勝ちで王座を獲得した。2012年9月18日、元OPBF東洋太平洋スーパーバンタム級王者ロリ・ガスカ（フィリピン）とIBO世界スーパーバンタム級王座決定戦を行い、3-0の判定勝ちで王座獲得に成功した。2013年4月20日、自身の健康問題を理由に引退を表明。今後は議員を目指す予定。
1985年、ドラフト2位でロッテオリオンズから2位指名（ロッテ、巨人、ヤクルト、南海の4球団が競合。ドラフト2位以下での4球団競合は当時の最多タイ）され入団。1位指名が高卒の石田雅彦だったため、「なんでこの僕が2位指名なんですか!?」とコメント。一時は社会人のプリンスホテルへの入部も考えたが、交渉の末「石田よりも契約金を高くする」事を条件に入団を決意。プロ1年目、10月15日の対南海戦（川崎球場）で初先発、無四球での完投勝利をマーク。だが、この日は既にロッテが消化試合に突入していた事、さらに「ミスター・ロッテ」と呼ばれた名三塁手・有藤通世が現役引退を表明した日とも重なり、新聞での扱いは小さかった。2年目の1987年、先発ローテーションに定着。5月23日の対南海戦（柏崎市佐藤池野球場）に3番手として登板し、4 - 7回の3イニングを無失点に抑えるが、その直後のロッテ攻撃中に日没サスペンデッドゲームとなる（現時点でNPBにおける最後の事例。なお7月8日の続行試合には投げていない）。9月2日の南海戦では13失点を喫し敗戦投手となったが最後まで投げ切った（13失点での先発完投は現在もパ・リーグワースト記録）。6日後の同8日の日本ハムファイターズ戦ではプロ入り初完封勝利を挙げた。1988年、初の2桁勝利をマーク。近鉄のリーグ優勝がかかった10.19の第2戦に先発し、「"ザマアミロ"って感じがありましたね。勝っても負けてもどうせ"憎まれ役"だってことは解ってましたから」「優勝が決まる試合だろうが、そうでなかろうが、同じようにやってるんです」とコメント。1989年、プロ野球史上初の「規定投球回数に達して防御率6点台」の珍しい記録をマークしたが、奪三振率はリーグ1位を記録した。1990年、6月23日の対西武戦（西武球場）で自らのボークの判定を巡って金田正一監督が高木敏昭審判に暴行を働き退場処分を受けた。セットポジションで園川の静止が崩れたのは三塁コーチ伊原春樹の偽走スタートによって誘発されたものでボークには当たらないというのが金田監督の主張であったが、審判団には認められなかった。1991年、5月19日の対近鉄戦（秋田市営八橋球場）で行われたでは内角攻めに激昂したジム・トレーバーに追いかけまわされた挙句に暴行を受ける、自業自得の結果となる。1994年、9月20日の対オリックス戦（グリーンスタジアム神戸）で、イチローにプロ野球史上初となるシーズン200本目の安打を打たれるも、「いや、別に僕1人で200本打たれたわけじゃないですし」と発言。ただしこの年のイチローとの戦績は18打数13安打と打ち込まれていた。しかし、翌1995年は12打数3安打（うち1本塁打）に抑えている。1996年、伊良部秀輝、小宮山悟、エリック・ヒルマンを抑えて開幕投手を務めた。このことに対戦相手の王貞治監督が「開幕投手には格というものがあるだろう」と発言。試合は味方の大量援護を受けるも5回表に2ランを浴び、さらに2死満塁のピンチを招いたところで降板、勝利投手の権利を得ることができず勝ちは付かなかった。しかもこの年は結局未勝利に終わった。本来は、伊良部が開幕投手の予定だったが故障で登板回避になり、開幕3連戦の他のローテーションは動かせないということで、急遽開幕2日前に4番手の園川が開幕投手を務めることに決まったという。急な登板でかえってプレッシャーはなかったというが、体は思うように動かなかったという。当時の江尻亮監督が王監督の批判に反論しなかったのは、伊良部の故障を公表できなかったからだと後に園川本人が証言している。1999年、9月21日に引退表明。10月3日のダイエー戦（千葉マリン）で引退試合を行ったが、その後10月9日の対オリックス戦（グリーンスタジアム神戸）で敗戦処理として1イニング登板した。