1938年，生于咸鏡北道。

1984年至1991年9月，隨外務(wù)省副外相姜錫柱就南北同時(shí)加入聯(lián)合國(guó)問題多次出席聯(lián)合國(guó)會(huì)議。

1992年，升任外務(wù)省巡回大使。

1993年1月，出訪匈牙利、保加利亞、德國(guó)、瑞士等國(guó)。

1992年，隨勞動(dòng)黨書記兼國(guó)際部長(zhǎng)金容淳參加朝美首次高級(jí)會(huì)談。曾給金日成夫人金圣愛當(dāng)法語翻譯、精通亞洲國(guó)際事務(wù)。

1993～1994年，金桂冠從最初朝核危機(jī)就參與了和美國(guó)人的談判，包括1994年框架協(xié)議的簽訂。

1997年7月，朝鮮副外相金桂冠和美國(guó)助理國(guó)務(wù)卿幫辦卡特曼在紐約舉行會(huì)談；11月，朝鮮副外相金桂冠在紐約參加“四方會(huì)談”第二輪預(yù)備會(huì)后訪問華盛頓，同美國(guó)務(wù)院助卿幫辦卡特曼就雙邊關(guān)系等問題舉行會(huì)談，此為朝美迄今在華盛頓舉行的最高級(jí)別會(huì)談。

2000年1月22—28日，朝鮮副外相金桂冠與美國(guó)朝鮮事務(wù)特使卡特曼在柏林會(huì)談，討論朝鮮高級(jí)代表團(tuán)訪美事宜。為促成訪問，雙方?jīng)Q定在紐約再次會(huì)談，協(xié)商將朝鮮從“支持恐怖主義國(guó)家”名單中刪除問題。3月8—15日，金桂冠與卡特曼在紐約會(huì)談，討論了如何補(bǔ)償“朝鮮半島能源開發(fā)組織”（KEDO）援朝輕水堆工程延期給朝方造成的電力損失及美把朝從“支持恐怖主義國(guó)家”名單中刪除等問題。

2001年5月26日，韓美日三國(guó)朝鮮政策調(diào)整會(huì)議開始舉行。會(huì)議決定，在六月恢復(fù)舉行因布什政府成立后，被中斷的北美雙邊會(huì)談。在會(huì)議上，北美將重點(diǎn)討論朝鮮的導(dǎo)彈問題、朝鮮加入國(guó)際金融機(jī)構(gòu)和從恐怖主義國(guó)家名單中刪除朝鮮的問題。會(huì)后不久，美國(guó)朝鮮半島特使理查德和朝鮮外務(wù)省副相金桂冠就上述問題舉行會(huì)談。

2004年2月7日，朝鮮副外相金桂冠應(yīng)王毅副外長(zhǎng)邀請(qǐng)?jiān)L華。在京期間，王毅副外長(zhǎng)同金桂冠副外相就第二輪會(huì)談涉及的各項(xiàng)問題舉行了工作會(huì)談。2月9日，外交部長(zhǎng)李肇星會(huì)見了朝鮮副外相金桂冠。雙方就中朝雙邊關(guān)系、核問題及第二輪北京六方會(huì)談等問題交換了意見。雙方表示，愿與其他各方共同努力，推動(dòng)第二輪六方會(huì)談取得進(jìn)展，將和談進(jìn)程繼續(xù)下去。

2007年2月13日，金桂冠傳達(dá)了朝鮮政府就放棄核武計(jì)劃的訊息，其中包括關(guān)閉寧邊核設(shè)施和銷毀現(xiàn)有之核武器，這對(duì)于被剛在4個(gè)月前朝鮮試爆其第一枚原子彈而導(dǎo)致陷入僵局的朝鮮核問題談判帶來重大突破。作為朝鮮的首席談判代表，一直代表平壤在談判桌上爭(zhēng)取最大利益。金桂冠亦在2007年6月于平壤與到訪的美國(guó)國(guó)務(wù)院助理國(guó)務(wù)卿克里斯托弗·羅伯特·希爾會(huì)面。會(huì)面之后，他代表朝鮮正式宣布將關(guān)閉寧邊核設(shè)施以及停止一切核武制造和試爆。

2007年7月，作為新一代朝鮮外交領(lǐng)導(dǎo)層，亦于柏林與美國(guó)六方代表團(tuán)會(huì)面時(shí)，主動(dòng)邀請(qǐng)享負(fù)盛名的美國(guó)紐約愛樂交響樂團(tuán)訪問，是年11月，樂團(tuán)正式到訪，是次微妙外交舉動(dòng)被國(guó)際社會(huì)美稱作交響樂外交，并以之與當(dāng)年令中美外交關(guān)系解凍的乒乓外交相提并論，足可見朝鮮多變靈活的新式外交政策。

2017年4月11日，在平壤召開的第十三屆最高人民會(huì)議第五次會(huì)議，金桂冠當(dāng)選外委會(huì)委員。