Kim Sung-kyu est né le à Jeonju, en Corée du Sud. Il a fait ses études à l'Université Nationale de Jeonju. À l'école, il faisait partie d'un groupe de rock appelé « Coma Battre ». Au début, les parents de Sung-kyu étaient contre son intention de devenir chanteur, parce qu'ils voulaient que leur fils mène une vie sûre et normale, et lui ont dit de quitter la maison s'il allait poursuivre une carrière d’artiste, ce qui a contraint Sunggyu à faire de la musique en secret jusqu'à l'obtention de son diplôme de l'école secondaire après quoi il partit pour Séoul à la poursuite son rêve. En 2008, il a auditionné à la SM Entertainment, mais n'a pas été retenu.
En raison de son admiration pour le groupe de rock Nell, il a auditionné à la Woollim Entertainment suivant la recommandation du manager de Nell qu'il avait rencontré par coïncidence au café où il travaillait à temps partiel. Avec un mal de ventre, Sung-kyu se rendit à son audition. Aussitôt l'audition passée, il se précipita à l'hôpital où il a immédiatement subi une appendicectomie. Le jour de sa sortie de l'hôpital , il a reçu la bonne nouvelle d'avoir reussi son audition. À l'origine, l'intention de Sunggyu était de faire partie d'un groupe de rock mais il finit par être stagiaire dans un groupe de danse qu'est Infinite, dont il devra plus tard assumer les positions de leader et chanteur principal. Malgré les critiques de ses anciens amis d'école, il a cru qu' Infinite présentait une bonne ouverture pour parvenir à son rêve alors il a persisté. Le , Sung-kyu fait ses débuts avec Infinite.
Sungkyu a fait ses débuts comme membre du boys band sud-coréen Infinite en 2010. Il en est depuis le leader et le chanteur principal. Le groupe a officiellement débuté le [1].
En , Sung-kyu annonce quitter Woollim Entertainment mais tout en restant membre d'Infinite. Le , il annonce avoir signé avec Double H TNE Entertainment[2].
Autres activités
En 2010, il joua de la guitare dans le clip de "Run" de Epik High avec d'autres membres d'Infinite: Woohyun, Sungyeol, L et Sungjong.
En , il collabore avec le rappeur Kanto dans le tout premier single de ce dernier intitulé What U Want. C'est la première collaboration de Sunggyu depuis ses débuts.
Le , Sung-kyu et L et d'autres artistes comme EXO, Girl's Day, Sistar, Niel de Teen Top, Eun-ji des Apink et Ailee ont chanté "The Day We Met" qui est le générique du documentaire "I Am Korea" diffusé sur KBS1, à l'occasion du 70e anniversaire du Gwangbok[3].
Sung-kyu est le premier membre d'Infinite à sortir un album solo, intitulé Another Me. Kim Jongwan de Nell, l'idole de Sunggyu, a composé "Shine" dont il a fait cadeau à Sung-kyu. La chanson a été pré-sortie le . Sur cet album, Sung-kyu a collaboré avec Sweetune pour créer la chanson principale de l'album "60 Seconds", une chanson de style modern rock. L d'Infinite joua le rôle principal dans le clip de "60 Seconds". Sung-kyu a participé à l'écriture des paroles pour "41 Days". Malgré une promotion d'à peine trois semaines, l'album a été bien reçu, puisqu'il a été l'album le mieux vendu sur le mois de novembre avec 62 958 copies écoulées[4]. L'album a été classé à la 22e position du classement annuel Gaon Chart de 2012[5]. L'album s'est vendu à 70,552 copies jusqu'à la fin de 2012. En 2013, presque chaque mois, Another Me a réussi à se classer dans le Gaon Top 100 de ventes d'albums.
Depuis la sortie de l'album jusqu'au mois de , le total de copies vendues s'élevait à 94 306.
En mai, Sung-kyu sort son second solo album 27. L'album a été entièrement produit par Kim Jong Wan, le chanteur de Nell[6]. Il a été révélé plus tard que les promotions de l'album se feront avec les deux titres "The Answer" et "Kontrol". L'album sort le , en même temps que leurs clips. Jusqu'en , l'album s'est vendu à plus de 77 951 exemplaires [7],[8].