1957年7月30日に、静岡県御殿場市で生まれた。

御殿場市立御殿場中学校を卒業後、日本大学三島高等学校にスポーツ特待生で入学するも、高校一年のときに体を壊し転校。逗子開成高等学校（タレントの吉村明宏とは同窓）を卒業。なお、日大三島高校時代は野球部に所属していた。このためか日本タレント名鑑（2011年版）では特技の欄に野球とある。ポジションは、ピッチャー。中学時代はキャプテンも務めた。

小学生時代に朗読を褒められたことから高校卒業後DJなることを目指し、19歳の時に東京アナウンスアカデミーの1週間の基礎科集中講座を受講。そのままDJコースに進むか考えるが、DJという職業は教わってなるものではないと考え、ディスコやクラブで飛び込みのDJや司会の仕事をするようなる。目標にしていたDJは、小林克也や糸居五郎。

次第にTVのナレーションやレポーターなどの仕事もするようになり、知り合ったテレビ局プロデューサーに「役者になった方が面白いかもしれない」と言われる。当初は断っていたが、次第に興味を惹かれるようになり、たてかべ和也のオフィス央を紹介され所属。たまたま受けたオーディションに合格し、特撮番組『アンドロメロス』のアンドロウルフ役（1983年）でデビューした。

最初は演技に積極的ではなく素人同然で声優になったため、無我夢中で演じても全然出来なくて毎回居残り練習の連続で地獄だったと当時を振り返る。そこで、山之内雅人に師匠についてもらい、仕事をしながら演技を学んだ。あまりに下手だったため、多数の監督たちから指導され「今の堀内を造ったのは自分だ」と思ってくれている人が10人以上いるとのこと。

1984年3月に、オフィス央と合併したぷろだくしょんバオバブに移籍。

古田信幸から「勉強会のつもりでやってみないか」と声を掛けられ、2001年からワークショップ「talk back」を主宰。バオバブとの契約は20年となっており、契約切れになったらフリーになろうと思っていたが、ワークショップで出会った人たちをどうにかできないかと考え、独立して2002年5月にケンユウオフィスを設立。代表取締役に就任した。

2012年、第6回声優アワード「富山敬賞」を受賞。