福冈市立板付小学校、三筑中学校以及福冈县立筑紫中央高等学校构成了其完整的教育履历。早年，他曾对历史人物坂本龙马怀有浓厚的研究兴趣，并为此两度报考高知大学文理学部，遗憾的是，这两次尝试均未能成功。1972年10月25日，他与千叶和臣、中牟田俊男共同组建的“海援队”乐队正式亮相乐坛。乐队成立初期，其作品的市场反响颇为平淡，几乎无人问津。然而，转机出现在1973年，一首以武田铁矢写给母亲的致歉信为歌词蓝本创作的歌曲《献给母亲的歌谣》意外走红，使乐队一举成名，并借此登上了翌年举办的第25届NHK红白歌合战的舞台。尽管取得了显著的成功，乐队及武田铁矢个人在其后的发展中也并非一帆风顺，经历了一段相对低迷的时期。
一九七七年，武田铁矢凭借在电影《幸福的黄手绢》中的出色表演赢得了业界广泛的高度评价，这标志着他个人演员生涯的一个重要突破，并为其演艺之路开拓了崭新的境界；与此同时，他所隶属的音乐组合海援队也因这部作品而再次受到大众的瞩目。一九七九年，随着《3年B组金八老师》取得巨大成功，其主题歌也随之广为流传，获得了热烈的市场反响。海援队于一九八二年十二月正式解散，此后武田铁矢以歌手、演员及作家等多重身份持续活跃于文艺界。一九九三年四月十日，海援队为「DreamLive in 福冈巨蛋」演唱会而临时重组一天，随后于一九九四年真正重新集结，恢复常规活动。尽管武田铁矢早年曾因故被福冈教育大学除籍，但为表彰其长年在《金八老师》系列中的持续贡献与卓越活动，二零零八年国立大学法人理事会特别决议，授予他名誉学士的荣誉称号。回顾其演艺历程，一九七年初登大银幕的武田铁矢便参演了山田洋次执导的电影《幸福的黄手绢》，并凭借此片一举夺得日本电影学院奖与电影旬报奖的最佳男配角奖项，起点极高。此后，他继续与山田洋次导演合作，陆续出演了如《寅次郎的故事》系列第二十一部（一九七八年）及《远山的呼唤》（一九八零年）等多部影片。一九八二年，武田铁矢推出了由自己编剧并主演的系列影片《刑事物语》，展现了其全面的创作才能。进而，他更开始亲自执导自己主演的系列电影《职业高尔夫选手织部金次郎》，负责了一九九四年第二部至一九九八年第五部的导演工作。在电视剧领域，他所塑造的“金八老师”形象深入人心，成为妇孺皆知的经典角色，该剧因备受观众喜爱而不断制作续集，自一九七九年首播至二零零五年间共推出了七季系列作品。一九九一年，由武田铁矢主演的《101次求婚》同样成为当年备受关注的热门剧集。武田铁矢堪称日本演艺界中少数集表演、音乐与创作才能于一身的实力派艺人，他尤其擅长刻画那些朴实善良、憨厚可爱且略带笨拙气质的中年男性形象，因而成为一名深受日本各阶层观众广泛欢迎的著名演员与歌手。二零一一年，武田铁矢在动画作品《豆富小僧》中尝试声优工作，为其角色配音。二零一五年，他出演了电视剧版《死之脏器》，在剧中饰演医生日野诚一郎一角。二零一九年一月十日，由泽村一树主演的电视剧《刑警Zero》播出，武田铁矢亦参与演出。二零二零年一月二日，由绫濑遥主演的电视剧《继母与女儿的蓝调·2020恭贺新年特别篇》播出，他在其中也有精彩表现。二零二二年八月十一日，其参演的电影《TANG》正式上映。而至二零二五年，他的电视作品依然活跃，于二月五日播出了参演的电视剧《诚实房地产Minerva 特别篇》，并于同年十二月二十八日再次有参演的电视剧《水户黄门 特别篇》与观众见面。
在动画电影《哆啦A梦：大雄的宇宙小战争》中，除了引人入胜的故事情节外，其精心挑选的插曲与片尾曲也为影片增添了丰富的情感层次。其中，《母に捧げるバラード》是一首旋律优美、情感真挚的歌曲，以温暖的笔触表达了对母亲的深切感恩与怀念；《思えば远くへ来たもんだ》则通过悠扬的曲调与充满哲思的歌词，唤起人们对过往旅程的回忆与对人生足迹的感慨。而《哆啦A梦-少年期》作为系列中颇具代表性的音乐作品，以其轻快又略带怀旧的风格，生动勾勒出少年时代的纯真与梦想。这些音乐作品不仅与电影画面相得益彰，更在剧情之外独立承载了深厚的情感内涵，令观众在观影后仍能久久回味。
在2013年，作者通过小学馆正式出版了其个人自传《西の窓辺へお行きなさい》（《往窗台得西边走去吧》）。这部作品以详实的笔触和深入的思考，系统性地回顾并阐述了作者在其漫长人生历程中的种种感悟与深刻见解，将一生的经验与反思凝聚于文字之中，为读者提供了一个了解其内心世界与思想脉络的珍贵窗口。