2003년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 서울대학교에 입학해 화학과 생명과학을 함께 전공하는 복수전공 과정을 밟기 시작했다.

2003년경, 김성연은 학부 재학 기간 중 대한민국에서 병역 의무를 마쳤다.

2009년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 서울대학교에서 화학과 생명과학 두 분야 학사 학위를 받고 졸업했다.

2009년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 미국 스탠퍼드대학교 신경과학 박사과정에 진학해 광유전학을 개척한 칼 다이서로스의 연구실에 합류했다.

2011년 03월 09일, 00세 때, 김성연은 기저외측 편도체에서 중심 편도체로 이어지는 경로가 불안을 되돌릴 수 있게 양방향으로 조절한다는 다이서로스 연구실의 네이처 논문에 공동 저자로 이름을 올렸다.

2013년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 스탠퍼드대학교에서 신경과학 박사 학위를 받았다.

2013년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 MIT 의공학과학연구소 정광훈 연구실에 박사후연구원으로 들어갔다.

2013년 03월 20일, 00세 때, 김성연은 분계선조침대핵의 두 하위 영역이 불안 상태에 반대로 작용하고 그 출력 경로가 위험 회피·호흡·긍정적 가치 같은 불안의 요소를 따로 담당한다는 연구를 제1저자로 네이처에 발표했다.

2013년 04월 10일, 00세 때, 김성연은 뇌 조직을 투명한 하이드로젤 복합체로 바꿔 통째로 들여다보는 CLARITY 기법을 소개한 정광훈·다이서로스 연구팀의 네이처 논문에 제2저자로 참여했다.

2014년 11월 00일, 00세 때, 김성연은 불안 행동의 신경해부학적 토대를 밝힌 박사 논문으로 미국 신경과학회의 도널드 B. 린즐리 행동신경과학상을 받았다.

2017년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 소속을 서울대학교 화학부로 옮겼다.

2020년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 한국뇌연구원 겸임연구원을 맡았다.

2021년 10월 22일, 00세 때, 김성연은 외측 시상하부의 억제성 뉴런이 생쥐가 따뜻하거나 시원한 곳을 찾아가는 체온유지 행동에 꼭 필요하다는 연구를 교신저자로 뉴런에 온라인 공개했다.

2022년 01월 04일, 00세 때, 김성연은 위장관 기계감각 신호가 섭식과 소화를 조절하는 신경 경로를 정리한 총설을 네이처 리뷰 뉴로사이언스에 실었다.

2022년 03월 21일, 37세 때, 김성연은 생리적 욕구와 본능 행동의 과학적 원리를 제시한 공로로 제15회 아산의학상 젊은의학자부문을 받아 상금 5천만 원을 수상했다.

2026년 08월 13일, 00세 때, 김성연은 피부의 차가움 정보를 뇌에서 처음 받는 부완핵 차가움 뉴런이 갈색지방 열 생산·떨림·따뜻한 곳 찾기 같은 전신의 추위 대응을 지휘한다는 연구를 네이처 메타볼리즘에 발표했다.

2026년 08월 13일, 00세 때, 김성연은 이 차가움 뉴런을 4주간 활성화한 생쥐가 더 먹고도 체중이 늘지 않고 에너지 소비가 커진다는 결과를 함께 내놓았다. 다만 생쥐 기초연구라 비만·온열질환 치료 효과는 확인하지 않았다.

0000년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 낯선 개체를 더 탐색하게 하는 사회적 냄새·친숙도 기억 통합 회로 연구를 네이처에서 게재 승인받았다.

0000년 00월 00일, 00세 때, 김성연은 삼킬 때 생기는 목의 압력이 갈증 뉴런을 억눌러 물 마시기를 끝내게 한다는 연구를 뉴런에서 게재 승인받았다.