1931年8月29日,市川雷藏出生于京都府京都市中京區西木屋町神屋町。出生后六個月的時候過繼給身為歌舞伎演員的伯父作為養子,本名改為竹內嘉男。市川雷藏1934年,從京都遷往大阪,1946年,15歲,三年級時從初中退學,選擇成為歌舞伎演員。11月,在大阪歌舞伎座舉辦的東西聯合大歌舞伎《中山七里》中,初次登上舞臺。此時被當時著名的歌舞伎表演者三代目市川壽海發掘。電影1951年4月,成為三代目市川壽海的養子,襲名為八代目市川雷藏。6月,首次用此名在大阪歌舞伎座舉行了表演。但因門戶之見,在歌舞伎界并不得志,于是憤而脫離歌舞伎行業,轉身投入電影演員行列。1954年,成為大映株式會社所屬的電影演員。同年8月25日,在電影《花の白虎隊》系列中首次出演。此后,在該系列的第五部《潮來出島美男剣法》,第六部《次男坊鴉》中陸續擔任主演。1955年9月21日,出演溝口健二導演的《新平家物語》,飾演平清盛,大受好評。1958年,出演市川昆導演的《炎上》,憑此獲得了電影旬報最佳男主角獎,藍絲帶最佳男演員主演獎,自此市川雷藏確立了合格明星的地位。1963年,出演《眠狂四郎》,之后連續12次出演該系列電影。1968年6月,在拍攝《関の彌太っぺ》中遭遇腸出血而住院,后診斷為直腸癌,同年8月11日出院。1969年2月,因身體不適再次入院。1969年7月17日,因轉移性肝癌而去世,享年37歲。
1962年與永田雅一的養女永田雅子結婚,生三子。
1959年《炎上》獲得電影旬報主演男演員獎。1959年《炎上》獲得藍絲帶主演男優獎,《弁天小僧》NHK電影最優秀主演男優獎。1959年《炎上》在意大利電影雜志《シネマ?ヌオボ》中獲得最佳男演員獎。1964年《劍》獲得京都市民電影節主演男演員獎。1967年《華岡青洲之妻》獲得NHK電影最佳男演員獎,電影旬報主演男演員獎。1968年《華岡青洲之妻》獲得京都市民電影節主演男演員獎。1969年獲得京都市民マキノ省三賞。