1911年9月24日（阴历八月初三）， 出生于中国山东平度县淖泥沟村人。原名葛畔珩。有4个哥哥1个妹妹。

1929年，到北京当学徒，学会开汽车。 1930年，入读北京崇实中学（现21中）。 1933年，考取北京大学物理系。入学时，因无法交验高中毕业证书，而顶替一位名叫葛佩琦的未去报名的新生。 1935年，作为北京大学学生会执行委员，积极参加一二。九运动。 1936年2月1日，加入中共外围组织中华民族解放先锋队。 1937年，七七事变后，到南京。参加“平津流亡同学会”。 1938年3月，在豫东抗日游击司令部任政训处长。 1938年7月，经八路军洛阳办事处主任刘子久介绍，秘密加入中共，成为中共在国民党军中的特务。

1939年，葛佩琦被程潜任命为国民党军事委员会天水行营豫东特派员。

1942年，葛佩琦调至第一战区司令长官部任少将参议，掩护建立沈阳地下电台，为中共搜集了国民党大批重要军事情报。

1945年8月15日，日本投降后，国民党派王牌军进入东北，由杜聿明任东北保安司令长官，派葛佩琦先后以“东北保安司令长官司令部政治部少将督察”和“中央宣传部东北通讯处处长”的身份，负责搜集军事情报。葛佩琦将国民党东北驻军一览表等机密材料，交给单线联系人李年后，通过秘密电台传给中共，被中共称为“我党深入虎穴的一把尖刀、舍生忘死的共产党员”。

1946年春，由中共西安情报站赵耀斌派遣、陈忠经举荐，葛佩琦等四人打入国民党东北保安司令部（司令杜聿明）政治部，任“少将督察”、“东北通讯处处长”。

1947年底，葛佩琦的联系人李年以及他的组织关系领导人赵耀武先后被捕，他从此断绝了同中共组织的联系。 1949年以来，葛佩琦一直试图接洽组织，均未成功。

1951年起，在中国人民大学工业经济系任物理化学教研室讲师。 1957年整风运动开始，学校召开教师整风座谈会，党号召党外人士和民主党派给党提意见，多次请他。他都说自己是党员，不是党外人士，拒绝赴会。 1957年5月24日，学校派人把他生拉硬扯拽去。到了会场，校党委书记一再动员大家，“言者无罪，闻者足戒；有则改之，无则加勉”，并说这是毛主席的教导，请大家打消顾虑，踊跃发言。后来葛佩琪发言了。 1957年5月31日,《人民日报》断章取义地发表了葛佩琦的发言。 1957年6月5日,《人民日报》发表“读者来信”《我反对葛佩琦的观点》。 1957年6月6日,《人民日报》发表《老百姓没有委托葛佩琦发这样的言》，《葛佩琦的发言不符合实际情况》，《我几乎不相信自己的眼睛》。 1957年6月7日,《人民日报》发表《要跟葛佩琦划清思想界限》等3篇批判文章，和葛的另一篇发言记录。 1957年6月8日,《人民日报》发表毛泽东的文章《这是为什么？》。同日发表三篇南京、保定、沈阳的批葛报道，同时发表《葛佩琦的学生痛斥葛佩琦》。 1957年6月15日,《人民日报》刊载了马寅初的文章《我对储安平、葛佩琦等的言论发表些意见》，说：“储安平先生的话据我看来是反映了某些人的看法，决不是他一个人的意见”，“‘党天下’的说法是错误的。” 1957年， 《人民日报》连篇累牍的发表批判文章，在全国掀起了反“右派”的浪潮。

1957年12月24日深夜，被抓捕，罪名为主张“杀共产党”。该罪名取自这段言论：“共产党对我三心二意，我对你也三心二意。中国是6亿人民的中国，包括反革命在内，不是共产党的中国。党员有主人翁的态度是好的，但是，你们认为‘朕即国家’是不容许的。你们不应因自己是主人翁而排斥别人，不能只有党员是可靠的，而别人都是可疑的，特别是对爱发牢骚的党外人士，共产党可以看看，不要自高自大，不要不相信我们知识分子。搞得好，可以；不好，群众可以打倒你们，杀共产党人，推翻你们，这不能说不爱国，因为共产党人不为人民服务。共产党亡了，中国不会亡。因为，不要共产党领导，人家也不会卖国。” 1959年6月29日，被判处无期徒刑，剥夺政治权利终身。妻子离异，5个孩子全部改姓。 1975年12月，作为国民党县团以上党政军特人员。 获中共“特赦”。搬进北京东大街96号大杂院，在放杂物的8平方米小屋，每月18元的生活费和28斤粮票。

1980年12月10日，北京市高级法院宣布：1959年对葛佩琦的判决是错误的，葛佩琦无罪！
1993 年 1 月 13 日，葛佩琦因心脏病逝世，终年八十二岁。