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1854年（安政元年）出生於山口縣的長州藩，1868年（明治元年）從軍，之後在橫濱學習英國學問，1875年進入工學寮（後來的工部大学校）就讀，與[[辰野金吾]]一同受教於 [[喬賽亞· 康德 |康德]] ，1879年畢業，擔任工部省的技手，並參與有栖川宮邸建築工作，後隨有栖川宮熾仁親王赴歐，調查英、法室內裝飾設計，1884年回日，並為設計北京大使館赴中國出差，1886年歸日，擔任建築局技師、皇居御造營掛，1891年取得工學博士，並為東宮御所建造再次至歐洲田野調查，1899年東宮御所建築開始興建，1904年晉升宮内省内匠頭，擔任東宮御所監工，1909年東宮御所落成。據說片山東熊將完成的建築照片出示給明治天皇，天皇只回一句「太多奢侈了」，讓片山受到打擊，而一病不起，工作都交給下屬處理，晚年日日在自宅庭園的溫室種植蘭花，1915年辭去官職，於1917年逝世，葬於東京都港區青山靈園中<ref>[https://www.excite.co.jp/news/article/Bunshun_4640/ ご存知ですか？　10月24日は建築家・片山東熊の命日です]</ref>。