שנת לידתו המדויקת אינה ידועה. יש המשערים שנולד בסביבות שנת 50 לספירה ולפי זה הוא היה נער בעת פרוץ המרד הגדול לדעת הרב יצחק אייזיק הלוי הוא נולד בסביבות שנת 17 לספירה, ועוד לפני המרד למד אצל רבי אליעזר ורבי יהושע.
מעט מאוד ידוע על תחילת דרכו, מעבר לשמו של אביו - יוסף. לפי מסורת המופיעה בתלמוד, אביו היה גר או צאצא של גרים, על פי האגדה, מבני בניו של סיסרא. ידוע שהיה רועה צאנו של כלבא שבוע, אביה של רחל, לימים אשתו.
סיפורם של רבי עקיבא ואשתו מובא כחלק מרצף סיפורים על חכמים שעזבו את ביתם והלכו ללמוד תורה, לעיתים לתקופות ארוכות. החכמים דנים בשאלה לכמה זמן מותר לו לאדם להיעדר מביתו, אך מוסכם כי על אשתו להסכים לכך, ובלי רשותה הוא אינו רשאי לצאת. על פי אחת מהמסורות, רחל, בתו של כלבא שבוע, ראתה שהוא "צנוע ומעולה" והתקדשה לו בתנאי שילך ללמוד תורה. אביה של רחל כעס על כך והדיר אותה מנכסיו והם התגוררו במחסן תבן בעוני רב. חז"ל מתארים את קשיי הפרנסה בהם היה נתון תוך לימוד התורה:
על פי המסופר רחל עודדה את רבי עקיבא ללכת ללמוד תורה, והוא עזב אותה והלך ללמוד בבית המדרש במשך שתים-עשרה שנה בעוד היא וילדיה חיים חיי עוני ומחסור. למרות כל זאת כשחזר רבי עקיבא לביתו, שמע את אשתו אומרת: "אם מציית הוא לי, ישב שתים עשרה שנים נוספות". לאחר ששמע דברים אלה, הבין שאשתו נותנת לו רשות להמשיך בלימוד ושב לבית המדרש לשתים-עשרה שנים נוספות שבהן הוסיף דעת ותלמידים.
כשחזר לבסוף לביתו, והוא כבר רב מפורסם שתלמידיו רבים, יצאו לקראתו כל אנשי העיר, וגם רחל אשתו ביניהם. תלמידיו, שלא הכירו אותה ניסו לסלק אותה, אך הוא עצר בעדם ואמר להם: "שלי ושלכם - שלה הוא!" (כלומר כל הלימוד שלי, שבזכותו לימדתי אתכם - בזכותה הוא נעשה).
מסופר שגם כלבא שבוע בעצמו יצא לקבל את פני הרב הגדול, ולא ידע שהוא חתנו שהתכחש לו ובגללו הדיר את בתו מהצוואה. משהכיר בטעותו ביקש מרבי עקיבא להתיר את נדרו והלה נענה לו.
לימוד התורה.
על פי המסופר, החל רבי עקיבא ללמוד תורה רק בגיל 40, ומעמדה כזאת זכה להיות גדול חכמי התורה, אולם הדבר מתיישב בקושי עם העובדה שכבר כעשרים שנה לאחר החורבן הוא מופיע כאחד מגדולי חכמי יבנה. ב"אבות דרבי נתן" מתואר המהפך בחייו, מהפך ששימש השראה לרבים בדורות אחריו לחולל שינוי בחיים גם בגיל מבוגר, וכנגד כל הסיכויים:
ילדיו.
אין בנמצא פרטים היסטוריים על ילדיו, אולם מתוך מדרשים המופיעים בתלמוד הבבלי ובמקורות נוספים, ניתן לדלות רק מעט פרטים. אבות דרבי נתן מזכיר כי לרבי עקיבא היו בנים ובנות, אך לא נוקב בשמותיהם או במספרם.
היה לו בן בשם רבי יהושע. לדעת רש"י ורשב"ם זהו רבי יהושע בן קרחה, וכונה כך משום שרבי עקיבא היה קירח. אך תוספות חולקים על כך, וסוברים שהם שני אנשים שונים.
בתלמוד הבבלי מסופר על בת, שחוזי הכוכבים אמרו לרבי עקיבא כי ביום חתונתה יכישנה נחש ותמות. כאשר הגיע ליל חתונתה, נעצה סיכה בכותל, ובבוקר התברר כי בכך הרגה את הנחש. ואמרו שהיא ניצלה בזכות צדקה שנתנה את מנתה לעני. מקור נוסף בתלמוד הבבלי מתאר שבתו של רבי עקיבא עשתה לבן עזאי בדומה למה שעשתה אמה, כלומר נישאה לתלמיד חכם שעזב אותה והלך ללמוד תורה.
במסכת מועד קטן מסופר, מעשה ומתו שני בניו של רבי עקיבא ביום אחד ובאו המונים ללוותם. ישב על ספסל גדול ואמר, "לא לכבודי באתם, אלא אמרתם תורת אלוקיו בלבו".
רבותיו ותלמידיו.
רבותיו המובהקים של רבי עקיבא היו רבי אליעזר בן הורקנוס ורבי יהושע בן חנניה תלמידיו של רבן יוחנן בן זכאי ומראשי הסנהדרין.
משני רבותיו אלו, רבי עקיבא דבק והתקשר במיוחד לרבי יהושע, ממנו אף למד את תורת הסוד היהודית. בהקשר זה נאמר עליו שמבין הארבעה שנכנסו לפרדס, היה רבי עקיבא היחיד שיצא ממנו בשלום. הוא גם למד אצל רבי טרפון ונעשה לו תלמיד חבר, ואף למד ושימש את נחום איש גמזו, ממנו למד מידות טובות וכן את דרישת התורה בריבוי. וכמו שהיה רגיל לומר "גם זו לטובה", היה רבי עקיבא אומר: "כל דעביד רחמנא לטב עביד".
על פי התלמוד, דמותו של רבי עקיבא הותירה את חותמה בקרב הוגים רבים. התוספתא מאירה את דמותו כתלמיד נועז, ומספרת עליו פעמיים שהכריע במעשה בניגוד לדעתו של רבן גמליאל, בפניו, בעניינים שרבן גמליאל היה בהם בדעת מיעוט, מפני שרבי עקיבא יישם את הכלל, שהלכה כרבים למול מועטים.
היו לו חמישה תלמידים חשובים מוסרי תורתו, רבי מאיר, רבי יהודה, רבי יוסי, רבי שמעון, ורבי אלעזר בן שמוע. במדרש רבה נכתב שהיו אלו שבעה תלמידים, ומובאות שם שיטות שונות לגבי זהותם. במקום אחר אמרו "אמר רבי יוחנן: סתם מתניתין - רבי מאיר, סתם תוספתא - רבי נחמיה, סתם ספרא - רבי יהודה, סתם ספרי - רבי שמעון, וכולהו אליבא דרבי עקיבא." כלומר, משנתו של רבי יהודה הנשיא, אשר הביא לחתימת המשנה, נשענת על מסורותיו של רבי מאיר, שאותן קיבל מרבי עקיבא.
מות תלמידיו.
התלמוד מתאר שהיו לרבי עקיבא 24,000 תלמידים מגבת ועד אנטיפטרס, שמתו בזמן אחד - בין פסח לעצרת, מפני שלא נהגו כבוד זה לזה. ויש גורסים שהיו לו 300 תלמידים (מדרש תנחומא פרשת חיי שרה): "מעשה ברבי עקיבא שהיו לו שלש מאות תלמידים בנערותו ומתו כולם..." לפי מדרש זה, רבי עקיבא השאיר אחריו שבעה תלמידים, ולא חמישה: "...ואילולי שהעמיד שבעה תלמידים בזקנותו, לא היה תלמיד שיהא קורא על שמו".
על פי הנוסח הספרדי של אגרת רב שרירא גאון, שבה נכתב שתלמידי רבי עקיבא מתו בשמדא, הסיק שי"ר וחוקרים נוספים. ש"המגפה" הנזכרת כאן, היא ביטוי אלגורי הרומז למות תלמידיו במרד בר כוכבא. הם מבססים זאת בעיקר על תמיכתו הברורה של רבי עקיבא במרד זה, על כך שבתי המדרש לא היו יכולים להכיל מספר כה רב של לומדים, ועל כך שהדבר עשוי להסביר מוות של תלמידים רבים כל כך בפרק זמן קצר. לפי דעה זו, "תלמידיו" - מתפרש לא כתלמידים היושבים בבית המדרש, אלא כאלו הדוגלים במשנתו הרוחנית.
ד"ר גוני בן ישראל קסוטו עמדה על כך שהמספר "12" הוא מספר חוזר בסיפור רבי עקיבא ורחל, כנראה לשם העיצוב הספרותי ולא משום שהוא אמת היסטורית: למד שתים-עשרה שנה, וחזר עם שנים-עשר אלף תלמידים. לאחר מכן יצא לשתים-עשרה שנים נוספות וחזר עם עשרים וארבעה אלף תלמידים.
כתוצאה ממות תלמידיו ממגפה במהלך ספירת העומר, החלו מנהגי אבלות בימים אלו, הכוללים איסור תספורת וגילוח, ואיסור להתחתן.
השפעתו על הדורות שאחריו.
לרבי עקיבא השפעה מכוננת על דרך הקריאה בתורה שבכתב והפירוש שלה. הוא ראה בתורה טקסט קדוש ומושלם אשר כתוב באופן מושלם. משכך, אין בה מילים מיותרות ואף לא אותיות מיותרות. כל מה שכתוב הוא נכון ונדרש, ועל החכמים מוטלת החובה להבין מדוע הטקסט נכתב כפי שנכתב. לשם השוואה, בר-הפלוגתא העיקרי של רבי עקיבא היה רבי ישמעאל, אשר שיטתו הייתה פשוטה ואינטואיטיבית יותר, ואשר קבע כי "דברה תורה בלשון בני אדם". לעומתו נאמר על רבי עקיבא ש"היה דורש על כל קוץ וקוץ תילין תילין של הלכות", ואכן שיטתו גברה על זו של רבי ישמעאל, ובדורות שאחריו נוהגים לדרוש כמוהו כל מילה וכל אות.
סמכותו התורנית.
רבי עקיבא זכה להערצה כחכם וסמכות תורנית. היה מרבה לדייק בשינויי לשון בתורה ולחדש מזה הלכות, ובתלמוד מסופר כי היה "קושר כתרים לאותיות תורה" ואפילו משה רבנו, לאחר שראה אותו במראה נבואי התפעל ממנו ואמר, "אדם כזה בעולמך ואתה נותן תורה על ידי?".
מאמרו של רבי עקיבא: "הכל צפוי והרשות נתונה". התפרש על ידי מפרשים ראשונים רבים, כנוגע בבעיה פילוסופית מפורסמת של הידיעה והבחירה, כלומר שעל אף שהכל צפוי כבר בעיני האל, הרשות ניתנת לאדם לפעול לפי רצונו. אך ישנם כאלו שפירשו את "הכל צפוי" לא מלשון תחזית עתידית אלא מלשון נראות - שאלוהים צופה בכל, לפי הפסוק "עיני ה' משוטטות בכל הארץ" (). לפי פירוש זה המשפט לא מבטא את הסתירה שבין הידיעה והבחירה.
על הפסוק (), "ואהבת לרעך כמוך", אמר רבי עקיבא: "זהו כלל גדול בתורה". במסכת אבות הובא בשמו שהיה נוהג לומר: "חָבִיב אָדָם שֶׁנִּבְרָא בְצֶלֶם". בניסיון לדון בבעיית הרוע בעולם, הוא החזיק בתפיסת התאודיציה, שעל פיה עשייתו של אלוהים תמיד היא לטובה, "כל דעביד רחמנא - לטב עביד" (=כל שעושה הקב"ה - לטוב עושה).
הרב קוק ראה ברבי עקיבא את "איש האהבה" - דמות שמתמזגות בו כל האהבות: האנושית, הלאומית והאלוהית ביחד, באופן יוצא דופן. ידועה אמרתו של רבי עקיבא על ספר שיר השירים כי "כל הספרים קודש ושיר השירים קודש קודשים". כמו כן, ידועה אמרתו שמתנגדת להזדקקות לצדקה: "עשה שבתך חול ואל תצטרך לבריות". הוא היטיב להכיר את הפן של הזדקקות לבריות, הן משום שעם נישואיו לרחל היה עני מרוד, ובהמשך ימיו היה גבאי צדקה עבור עניים.
בתלמוד הירושלמי מסופר שרבן גמליאל רצה לנדות את רבי עקיבא משום שעיכב את העדים שראו את הירח בחידושו, ורבי יהודה (בר אלעאי או הנחתום) הזדעק להכחיש מעשה זה: .
חלקו במרד בר כוכבא.
ישנה מחלוקת באשר למידת השתתפותו והשפעתו של רבי עקיבא על מרד בר כוכבא.
על פי עדותו של תלמידו המובהק רבי שמעון בן יוחאי, רבי עקיבא ראה במנהיג המורדים, שמעון בר כוכבא - משיח שעתיד לגאול את ישראל ודרש עליו את הפסוק "דרך כוכב מיעקב". בתלמוד הירושלמי מסופר שכשרבי עקיבא היה רואה את בר כוכבה היה אומר עליו: "זהו מלך המשיח", ואילו רבי יוחנן בן תורתא, שהיה בין החכמים שהתנגדו למרד במלכות, ענה לו: "עקיבא, יעלו עשבים בלחייך (כלומר, תקבר באדמה ועשבים יצמחו בה) ועדיין בן דוד לא יבא".