Gyerekként a futballkapuban kezdte sportpályafutását, majd ugyanazon a poszton kézilabdázott, ami mellett csak tizenhét évesen kezdett el gerelyt hajítani a Budapesti Honvédnál. Még javában űzte mind a két sportágat, mikor meglepetésre az 1960-as római olimpián bronzérmet szerzett. Négy évvel később, a tokiói döntőben még az élre is ugrott, de végül második lett, 1968-ban, Mexikóvárosban pedig újfent a dobogó harmadik fokára állhatott fel, noha esélyesként az utolsó körig vezetett 87.06-os egyéni csúccsal.
Ő volt az első magyar gerelyhajító, aki túldobta a nyolcvanméteres lélektani határt, tizenkétszer nyerte meg az országos bajnokságot, 1962 és 1969 között egymás után nyolcszor. Négy olimpián vett részt, ebből háromszor ő vitte a magyar csapat zászlaját az ötkarikás nyitóünnepségen.
„Én sportolóként az a típus voltam, aki edzésen meg sem tudta közelíteni a legjobbját. Nyolc-tíz méterrel dobtam kisebbet, hiába szimuláltuk a versenyt, hiába adott nekem Németh Miki, Csík Jóska vagy Erdélyi Gyuri néhány méternyi előnyt edzésen, akkor sem tudtam legyőzni őket” – emlékezett vissza Kulcsár Gergely tavaly márciusban, a Nemzeti Sportnak adott interjújában.
Visszavonulása után edzőnek állt, 1977-ben megkapta a mesteredzői titulust, miután egy évvel korábban leghíresebb tanítványa, Németh Miklós 94.58-as akkori világrekorddal olimpiai aranyérmet szerzett Montrealban. Egészen 1980-ig a magyar válogatott dobószakágának vezetőedzője volt, majd 1981 és 1993 között a kuvaiti válogatott dobóedzőjeként dolgozott. 2010-ben megkapta a Magyar Köztársasági Érdemrend tisztikeresztjét.