一九三八年十二月，吴桂苓于北京出生。一九五一年，他在北京市崇文区第十一中学完成了高中学业。至一九五八年，他考入北京人民艺术剧院，成为该院首届学员班的一员。在北京人艺第一届表演训练班学员的珍贵合影中，后排左起第三位便是年轻的吴桂苓，这张照片记录了他艺术生涯起步阶段的重要时刻。
一九五八年，吴桂苓开启了他的话剧表演生涯，首次登台参演的作品是《刘介梅》。四年后的一九六二年，他在话剧《渔人之家》中成功塑造了姚努兹的儿子吉恩这一角色。次年，即一九六三年，他又在话剧《年轻的一代》中饰演了一位满怀理想、毅然走向矿山的青年林育生。一九六四年，吴桂苓与朱旭、黄宗洛等艺术家合作，共同出演了话剧《结婚之前》，并在其中扮演了杨茂这一人物。随后到来的文化大革命时期，北京人民艺术剧院的正常艺术创作与演出活动陷入了长达数年的停滞状态。直到一九七八年，北京人民艺术剧院才逐步恢复保留剧目的公开演出。在此期间，吴桂苓与韩善续、闫怀礼等同事始终坚持每天清晨早起练功，积极投入到话剧《蔡文姬》的复排工作之中。一九八一年，他参与演出了中国第一部以反腐倡廉为主题的话剧《谁是强者》，具有开创性的意义。《年轻的一代》中记录了他饰演林育生（右二）的舞台形象。一九八二年，吴桂苓涉足影视领域，在神话爱情电影《孔雀公主》中饰演了勐奥东板国的国王。一九八三年，他主演了话剧《吴王金戈越王剑》，倾力演绎了历史人物伍子胥。一九八四年四月，在北京人民艺术剧院公演的话剧《雷雨》中，他饰演了高克明一角。一九八六年，通过电视剧《西游记》，他所饰演的镇元大仙形象深入人心，为广大观众所熟知和喜爱。一九八八年，他参演了由美国著名导演查尔顿·赫斯顿执导的话剧《哗变》，在剧中扮演了检察官查理。《西游记》呈现了他所饰演的镇元大仙的经典造型。一九八九年三月，吴桂苓在话剧《车库》中饰演了自称能管理研究所一切事务的斯米诺夫教授，该剧改编自苏联剧作家埃米尔·布拉金斯基与埃利达尔·梁赞诺夫创作的同名讽刺喜剧作品。一九九一年，他不仅参演了由王崇秋执导的电视剧《土家第一军》，同时还担任了该剧的制片主任，承担了重要的幕后制作职责。一九九四年，他在电视剧《三国演义》中饰演了东吴老将黄盖。一九九五年，在历史题材电影《七七事变》中，他饰演了虽在复杂局势中多方周旋但内心怀有强烈民族意识的国民革命军第二十九军军长宋哲元。《三国演义》展示了他扮演的黄盖的剧照。一九九六年，吴桂苓在北京人民艺术剧院上演的话剧《冰糖葫芦》中饰演戴总，并且身兼制作人及艺术总监数职，为剧目的成功推出付出了巨大努力。一九九九年，他在历史题材电视剧《开国领袖毛泽东》中饰演了著名将领傅作义将军。二零零五年，他在古装电视剧《烟花三月》中饰演了扬州第一大户官运恒。二零一三年七月，他参与了中央电视台第三套节目《回声嘹亮》的录制工作。此外，他也曾作为嘉宾参加《回声嘹亮》节目。
一九六二年，吴桂苓与同样毕业于北京西四小学的同窗吕中喜结连理，两人在婚后共同组建了家庭，并育有一个儿子和一个女儿。他们的儿子吴兵日后成长为一名导演，而儿媳则是知名的演员何琳。在家庭生活之外，吴桂苓也留下了许多展现其日常面貌的生活照片，这些影像记录了他工作与生活中的平凡瞬间。
二零一五年年末，表演艺术家吴桂苓先生因身体不适入院接受治疗。在与疾病持续抗争数月之后，不幸于二零一六年六月二十一日下午五时四十五分，因病医治无效，在北京逝世，其人生旅程定格于七十八岁。他的离去令众多喜爱其舞台与荧幕形象的观众深感惋惜，也使其亲友与艺术界同仁陷入沉痛哀思之中。吴桂苓先生生前曾为观众奉献了诸多鲜活的角色，其艺术生命将长久留存于作品之中，为人们所怀念。
吴桂苓先生是中国戏剧家协会的资深会员，同时也是北京人民艺术剧院的国家一级演员，在戏剧表演领域拥有深厚的艺术造诣和丰富的舞台经验。除了在专业艺术领域取得的成就之外，他还对签名纪念邮封的收藏抱有浓厚的业余兴趣，长期致力于此方面的搜集与研究，并因其在这一收藏领域的积极参与和突出贡献，被吸纳为东方收藏家协会的会员。
他的表演风格以沉稳庄重、内涵深邃而著称，即便诠释同类型的角色，他也会在形象塑造上展现出清晰可辨的差异，始终致力于凸显人物独特而鲜明的性格特质。在生活中，他是一位忠厚谦逊、性格内向的艺术家，习惯于默默耕耘而非夸夸其谈，无论角色大小，都会以极其认真的态度全心投入。他尤其关爱后辈，几乎剧院排演的每一出新戏，他都会到场观看，并细致地为年轻演员提出中肯的建议。在漫长的艺术生涯中，他所饰演的多数是戏份不多的配角，然而他对每一个角色都倾尽心力，以高度的责任感完成得尤为出色。无论是在话剧舞台，还是在电视荧屏中，他都堪称一位卓越的“绿叶”演员。正是由于北京人民艺术剧院拥有如吴桂苓先生这样一批甘于奉献、默默衬托红花的优秀演员，才共同铸就了北京人艺深厚而辉煌的艺术传统与舞台成就。