1987년에는 시즌 중에 입단해 11경기 밖에 등판하지 않았지만 1988년부터 본격적으로 활약하며 그 몸값을 톡톡히 해냈다. 1989년에는 14승, 1990년에는 13승을 올렸고 특히 1989년에는 233⅔이닝을 소화하며 김시진을 잇는 삼성의 에이스로 올라섰다.[1]
30대 중반에 접어든 김성길은 마무리 투수로 전향했지만 1991년 부임한 김성근 감독은 기존 마무리 보직 외에 중간계투, 심지어 선발까지 보직을 가리지 않고 애니콜로 굴렸다. 이때문에 만 35세의 구원투수가 선발 3경기 완투를 포함헤서 무려 52경기 188이닝을 던지면서 철저하게 혹사당했다. 이 혹사는 1991년 준플레이오프에서 절정에 달했는데, 1차전에 구원등판해 80구를 던지면서 승리투수가 되었고, 불과 이틀만인 3차전에는 1회에 선발투수 성준을 대신해 구원등판, 198구를 던지며 12.1이닝을 소화하며 13회까지 던졌다. 이는 포스트시즌의 명승부 중 하나로 손꼽히면서도 김성근 감독의 대표적인 혹사로 언급되고 있다. 오죽하면 혹사라는 개념 자체가 희미하던 당대에도 8개구단 팬들이 "김성길은 저러다 죽는거 아니냐"고 입을 모았을 정도이다, 그리고 포스트시즌이 끝나고 식사를 하려고 하였을때 밥숟가락도 못들었다. 이 정도로 혹사가 심했다니 상상이 잘 되지 않을 정도이다.
김성근 감독 첫해인 1991년 김성길은 다승 4위, 세이브 2위, 그리고 팀을 정규시즌 3위로 이끄는 등 기록상으로는 최고의 해를 보냈지만 결국 말도 안되는 혹사 때문에 몸이 완전히 망가지면서 부상을 얻었다.
혹사의 후유증 때문에 부상을 얻은 김성길은 이듬해인 1992년에 급격한 하향세를 보였다. 그해 김성길은 불과 17경기에 등판하여 1승7패1세이브 평균자책점이 5.14의 초라한 성적을 남겼다.
1992 시즌이 끝나자 결국 김성길은 신경식과 함께 쌍방울 레이더스로 트레이드되었다.[2] 경질된 김성근체제 정리 차원이라고 해석하는 사람도 있지만 근본적으로 김성길 본인의 부상과 그로 인한 기량의 급격한 하락 때문으로 보아야 한다.
쌍방울 레이더스로 트레이드된 김성길은 재기를 다짐했지만 이미 그의 나이 서른 일곱. 혹사의 후유증을 이기지 못하고 그해(1993년) 고작 2승[3]을 거두는 데 그치며 시즌이 끝나고 은퇴했다.
재일교포 투수들 중 장명부, 김일융 다음 가는 성적을 기록했지만 그 말년은 초라했다.
대한민국에서 기록은 7년간 211경기 등판 925이닝 54승 46패 39세이브 평균자책 3.38.
