1874年（明治7年）4月15日、東京府下谷町（のちの同府東京市下谷区、現在の東京都台東区下谷）に生まれる。吉沢商店幻燈部に所属して現像技師を務め、1903年（明治36年）から同社がニュース映画等の製作を開始するにあたり、撮影技師となる。当時同社の撮影技師には村上満麿、小西亮らがいた。1905年（明治38年）には、枝正義郎が入社、千葉に師事、東郷平八郎の凱旋を撮影した『東郷大将活動写真』を千葉技師・枝正助手で行っている。枝正によれば、同作において、フィックス撮影中心であった当時の日本で、初めて移動撮影、俯瞰撮影を行ったのが千葉である。1908年（明治41年）には同社が撮影所を建設・開所した。同年、中野信近を主演に撮影した菊池幽芳原作の『己が罪』の撮影において、神奈川県・江ノ島にロケーション撮影を行ったが、これが日本初の劇映画のロケーション撮影とされる。当時は監督の役割を果たす職能が存在せず、中野らの解釈による芝居を千葉らカメラマンは撮影し、映画を仕上げていた。当時使用した機材はゴーモンのカメラで、200フィートでマガジンが1巻終了になり、芝居の途中に「待った」と撮影技師が叫び、動きを停止してフィルム交換を行っていたのは、千葉の時代の話である。1912年（明治45年）10月1日、同社が他の3社と合併して日本活動写真株式会社（日活）を形成した際にも引き続き日活に所属し、翌1913年（大正2年）10月には旧吉沢の撮影所が閉鎖され、村上・小西らとともに新設の日活向島撮影所に異動している。しかし同時期に日活から独立した山川吉太郎が設立した東洋商会に小西とともに引き抜かれて移籍する。それらの活動と平行し、1911年（明治44年）には独立し、現像場を兼ね、東京日日新聞（現在の毎日新聞東京本社）専属のニュース映画製作会社「千葉映画製作所」を経営した。1927年（昭和2年）10月22日、死去した。満53歳没。没後の「千葉映画製作所」は長男の一郎が継ぎ、1933年（昭和8年）からの『小学校地理映画体系』（12篇・15巻）は日本初の体系的な教材映画とされ、一定の活動を残したが、1945年（昭和20年）、東京大空襲によって壊滅したとされる。次男の平八郎は、戦後、横浜シネマ現像所（現在のヨコシネ ディー アイ エー）に在籍した。
1986年の世界選手権48kg級では、わずか14歳にして5位となった。1987年の世界選手権では3回戦で江崎史子に横四方固で敗れたものの、敗者復活を勝ち上がって3位となり、15歳にしてメダルを獲得した。翌年のソウルオリンピック(公開競技)では7位だった。その後階級を52kg級に上げると、1989年の世界選手権では5位となった。1991年のアジア選手権では3位になったが、翌年のバルセロナオリンピックには出場しなかった。2014年現在も台湾選手として世界大会における唯一のメダリストとなっている。
1906年（明治39年）、京都府京都市に生まれる。父もまた俳優であったが、芸名などは伝えられていない。父のもとで幼少時から子役として舞台に立っていたが、満19歳になる1925年（大正14年）11月、日活大将軍撮影所に入社、同年12月31日に公開された日活の正月映画『赤城颪 国定忠次』（監督池田富保、主演尾上松之助）で、板割浅太郎役に抜擢されて出演、映画界にデビューした。ほぼ同時期に入社し、同年11月1日に公開された『荒木又右衛門』（監督池田富保、主演尾上松之助）に出演してデビューした、同い年の青年俳優・市川市丸（1906年 - 没年不詳）とともに、同社は、桂を大いに売り出した。翌1926年（大正15年）4月1日に公開された『実録忠臣蔵 天の巻 地の巻 人の巻』（監督池田富保）では、桂は浅野内匠頭、市丸は大石主税良金の役をそれぞれ抜擢されている。その後も多く主演し、櫻木梅子と共演した。しかしながら、内田岐三雄などは「市川市丸には未だ本當の藝が出來てゐないらしい。桂武男もそうである」と述べている。1928年（昭和3年）6月、同社での共演者で当時満19歳の櫻木梅子（1908年 - 没年不詳）と結婚、夫婦ともども同社を退社、そろって谷崎十郎プロダクションに移籍、そのまま、同プロダクションの配給提携先である、牧野省三のマキノ・プロダクションに移籍する。1929年（昭和4年）7月25日、牧野省三が亡くなり、同年9月にマキノ正博を核とした新体制が発表になると、桂は、嵐冠三郎、荒木忍、南光明、根岸東一郎、谷崎十郎、阪東三右衛門、市川米十郎、東郷久義、市川幡谷、實川芦雁らとともに「俳優部男優」に、妻の梅子も「俳優部女優」にそれぞれ名を連ねた。その後、新体制下のマキノ・プロダクションは財政が悪化したが、妻とともに解散まで在籍し、1931年（昭和6年）8月、同社の解散とともに退社した。同社での最後の作品は、同年4月17日に公開された主演作『三日月次郎吉』（監督吉野二郎）であった。名古屋の第一映画社が同年12月、トキワ映画社と改称したが、桂は同社に参加し、『素浪人弥太郎』等で明石緑郎の助演を務めた。満27歳を迎える1933年（昭和8年）6月1日に日活が配給して公開した、京都の太秦発声映画（あるいはゼーオースタヂオ）製作によるトーキー『楠公父子』（監督池田富保）に出演した記録が残っているが、同作以降の出演記録は見当たらない。森本良夫によれば、第二次世界大戦においては、徴兵されて大陸の戦線におり、階級は上等兵であったという。戦後まもなくの時期は、捕虜としてシベリア連邦管区に抑留されたようである。以降の消息は不明である。没年不詳。