인하대학교 프런티어창의대학 연구원, 이화여자대학교 지구사연구소 연구교수, 러시아 빅히스토리 유라시아센터 연구교수, 국제빅히스토리학회(IBHA) 임원을 지냈고, 현재 서울여자간호대학교 선임연구원으로 활동 중이다. 이화여자대학교 사학과에서 미국 질병사로 박사학위를 받았다. 이화여자대학교에서 국내 최초로 인문학과 자연과학의 소통 및 융합을 추구하는 빅히스토리 교양과목을 강의했다. 마이크로소프트 창업주 빌 게이츠와 빅히스토리 창시자 데이비드 크리스천 교수가 공동으로 주관하는 빅히스토리 프로젝트(Big History Project)의 국내 도입으로, 빅히스토리 방과 후 교과목 및 정규 교과목 개설을 진행했다. 와이스쿨에서 발간하는 20권의 빅히스토리 총서 시리즈의 기획위원으로 활동했다. 과학창의 연례 콘퍼런스와 TEDx 부산, 네이버 열린연단, 공공기관 및 대학에서 강연을 했고, 다수의 TV 프로그램에 출연 및 자문을 맡아 역사와 자연과학의 융합적 의미와 가치를 대중에게 확산시키고자 노력하고 있다.

미국 질병사와 관련해 A&HCI 및 KCI 수준의 논문을 다수 출간했다. 지은 책으로 『존재의 기원』 『세계사를 뒤흔든 5가지 생체실험』 『미국사를 뒤흔든 5대 전염병』 『전염병이 휩쓴 세계사』 『6가지 백신이 세계사를 바꾸었다』 『처음 하는 역사학 공부』 『명화로 읽는 전쟁의 세계사』 『명화로 읽는 여왕의 세계사』 『김서형의 빅히스토리 Fe연대기』 『빅히스토리』 『그림으로 읽는 빅히스토리』 『초등학생을 위한 빅 히스토리』 『빅히스토리 12: 농경은 인간의 삶을 어떻게 변화시켰을까?』 등이 있고, 공저 『Teaching Big History』 『Education and Understanding: Big History around the World』 『The Routledge Companion to Big History』, 옮긴 책으로 『왜 유럽인가』 『거대사』 『인류 최대의 재앙, 1918년 인플루엔자』 등이 있다.