1935年（昭和10年）5月12日、東京府東京市四谷区新宿（現在の東京都新宿区新宿）に生まれる。慶應義塾大学医学部（その後文転し経済学部を卒業）在学中の1958年（昭和33年）、映画監督木下惠介の勧めもあって同年『この天の虹』（松竹）でスクリーンデビュー。以後青春スターとして人気を誇る。松竹退社後はフリーとなり、松竹時代の青春路線とは異なる敵役や癖のある準主役など、様々な役柄を演じた。1965年（昭和40年）からはテレビドラマ『東京警備指令 ザ・ガードマン』の荒木隊員役や『スパイキャッチャーJ3』の壇俊介役などでアクションスターとしても人気を集める。『Gメン75』でのバイクでのアクションシーンで、簡単なスタントであったにも関わらず、過度のダイエットが祟り大ケガを負ってしまい、長期入院で番組も降板し、仕事が途絶えてしまうという苦境に立たされた。しかし、食品会社のコマーシャルに家族全員で出演することによって、ピンチを脱することができたと『こんなにヤセていいかしら』で述懐している。1976年（昭和41年）、神奈川県藤沢市の藤沢西武に「珈琲＆ワインの店　ララの巣」を開業し、レストランオーナーとしても活動。その後、茨城県土浦市、東京都練馬区にも支店を構えるが、経営不振によりすべて閉店した。1988年（昭和63年）にはダイエット本である著書『こんなにヤセていいかしら』がベストセラーになり、同書の中核である「骨盤体操」を世に流行らせた。キチンキトサンの持つ毒素吸着効果に着目し、廃棄物処理されていたエビ・カニの殻を安定仕入れするための独自ルートを構築。殻から抽出したスープ類を提供していた。1995年（平成7年）、60歳の時に心臓左心室壊死という病気にかかり、20数年間司会を務めた早朝の科学番組『てれび博物館』（東海テレビ）において、手術のために降板することを自身の口から視聴者に告げる。医師からは余命3週間、長くて3ヶ月と診断されていたが、奇跡的に手術が成功して復帰。この手術の一部始終は『てれび博物館』で放送された。現在は『土曜スペシャル』（テレビ東京系）等で夫婦睦まじい姿を見られる。趣味は陶芸、油絵、料理など。2009年（平成21年）4月から京都造形芸術大学芸術学部映画学科客員教授に就任（任期は1年）。2014年（平成26年）4月、長田紀生監督作品『ナンバーテン・ブルース さらばサイゴン』が日本初公開された。川津主演作品であったが、諸般の事情からお蔵入りになっており1975年にベトナム戦争下で撮影されて以来、満39年後の初公開となった。大好物は鰹であったが、『くいしん坊!万才』のロケ先で何度もリテイクを撮らされ、更には地元から鰹料理を振る舞われたことで、食べ過ぎて嫌いになったという。そのため、家庭で食事に出された豆腐でも「鰹の臭いがする」といって手を付けないほどだったが、時間が経つにつれて再び食べられるようになったという。
『週刊新潮』2009年2月5日号（1月29日発売）から4回の連載として、「実名告白手記 私は朝日新聞阪神支局を襲撃した!」とするタイトルで、朝日新聞記者2人を殺傷した朝日新聞阪神支局襲撃事件及び他3件（東京本社銃撃事件、名古屋本社寮襲撃事件、静岡支局爆破未遂事件）を含めた4件の赤報隊事件に実行犯として関与したと名乗る元暴力団員の男性(以下、S)の手記を掲載した。赤報隊事件は2003年に全事件の公訴時効が成立していた。しかし、発売日の「朝日新聞」夕刊で、「事件の客観的事実と明らかに異なる点が多数ある」と批判され、他誌の記者からも「ガセ（偽）報道」と指摘される。翌週以降も連載を続けたが、ライバル誌から「朝日が相手にしなかった『週刊新潮』実名告白者」、「週刊新潮『実名告白者』の正体」などと、Sの元妻の証言を掲載して新潮の報道内容の真実性に疑問を呈される。この記事で襲撃を依頼したとされる駐日米国大使館も「ばかげた記事であり、真剣にコメントをするに値しません」とする。他メディアからの批判に関わらず、週刊新潮は全4回の連載を予定通り続けたが、連載終了後の2009年2月23日、朝日新聞は朝刊で一ページ全面を使って「週刊新潮『本社襲撃犯』手記 『真実性なし』本社判断」とする検証記事を掲載した。生存者の証言から「犯人は目出し帽で顔を隠していた」「緑色の手帳を持ち帰ってない」「犯人は「5分動くな」と言ってない」とし、「二連式で7連発のレミントン製の散弾銃は存在しない」など数多くの客観的事実との相違を指摘し、「連載を読み進めるうち、『いい加減にしてほしい』と怒りがこみ上げてきた」「事実と明らかに異なり、創作としか思えない話が延々と続く」「『虚報』の責任は証言者だけではなく、新潮社も負わなければならない」と、極めて厳しい非難を浴びせかけた。また、「襲撃を指示した」と名指しされた元米国大使館職員の男性は、「告白者」のSから過去に金を騙し取られた上、記事の開始前に呼び出されて無断で顔写真などを隠し撮りされて掲載されたとし、取材にも明確に否定したにもかかわらず、「極めて愚劣な記事を公表した」として新潮社を訪れて謝罪と訂正を求めた。新潮側は編集長名の文書で「Sの記述には十分な配慮をした。S本人と特定されないよう仮名にし、写真にはモザイクをかけた」と説明したが、記事の真偽については言及せず謝罪も訂正もしなかった。この元男性職員は、Sが「都内で朝日襲撃を依頼された」とした1986～87年は「在福岡米国領事館勤務で都内にはいなかった」「米国大使館で働いていた数年前、Sの電話を初めて受けて借金を申し込まれ3万円を振り込んだだけで、2009年1月、金を返すと言われて会うまで面会してない」「私への取材のうちS氏の主張に沿わない部分は掲載されていない。週刊新潮には法的措置も考える」と主張している。さらに他の新聞各紙も、一斉に新潮の報道内容を非難した。元週刊現代編集長の元木昌彦は、「連載を読む限り、新潮がどれだけ裏付けをとったのか見えない」「出ている材料は状況証拠ともいえないものばかり」と批判し、新潮が掲載した朝日の検証記事に対する反論についても「朝日の言葉の揚げ足とりで終始している」と断じた。また、記事で「赤報隊の犯行声明文を書いた」として新右翼活動家の野村秋介を名指ししたが、野村の筆頭門下生で右翼団体「大悲会」を継承した蜷川正大は自身のブログで「虚報」「ヨタ記事」「新潮を支持したり、記事を肯定するマスコミやマスコミ人が誰一人としていない」と切って捨て、「新潮に反撃する」と明言した。