Ende der 1970er Jahre beendete Axel Milberg seine Schauspielausbildung an der Otto-Falckenberg-Schule in München. 1981 wurde er von Intendant Dieter Dorn an die Münchner Kammerspiele engagiert, blieb an diesem Theater bis 1998 und ist seitdem als freischaffender Schauspieler tätig. Seit den Neunzigerjahren ist Axel Milberg vielfach in deutschen und internationalen Filmproduktionen beschäftigt. 2003 erreichte er breite Popularität durch die Rolle des Stahlnetz- und späteren Tatort-Kommissars Klaus Borowski.