Er ist Romanautor, spielt Theater, spricht Hörspiele ein und hält Lesungen. Axel Milberg ist dem deutschen Fernsehpublikum aber vor allem als Kommissar Klaus Borowski bekannt. Dieser ermittelt seit 2003 in Milbergs Heimatstadt: Im norddeutschen Kiel kam Axel Milberg 1956 zur Welt.
Zunächst studierte er Philosophie, Literatur und Theaterwissenschaften, bevor er seine Schauspielausbildung an der Falckenberg-Schule in München absolvierte. Im Jahr seines Abschlusses 1981 trat Milberg auf die Theaterbühne der Münchner Kammerspiele, wo er bis 1998 festes Mitglied des Ensembles blieb. Im Fernsehen lernten ihn die Zuschauer in vielen Serien kennen, darunter Klassiker wie Derrick, „Die glückliche Familie“ oder die Krimi-Reihe „Ein Fall für Zwei“. Im Kino gab er 1995 Franka Potentes Vater in Hans-Christian Schmids „Nach fünf im Urwald“.
Dramatische Auftritte wie die des Kindermörders in „Es geschah am helllichten Tag“ (1997) lagen ihm genauso wie das Komödiantische in „Liebling, bring die Hühner ins Bett“ (ab 2002). Ebenfalls 2002 ermittelte Kommissar Klaus Borowski zum ersten Mal. Der störrische, oft mürrische Ermittler war zunächst eine Rolle in der Krimiserie „Stahlnetz“, die ein Jahr später eingestellt wurde. Daraufhin zog Borowski – und mit ihm Milberg – in den Kieler Tatort um. 2012 bekam Milberg die Goldene Kamera für „Liebesjahre“, außerdem spielte er den Heinrich Blücher, Ehemann von Hannah Arendt, im gleichnamigen Kinofilm. Ab 2015 trat er als Ehemann in der Serie „Familie Bundschuh“ mit prominenter Besetzung auf.
Privat wurde der Schauspieler, der 2019 seinen ersten Roman herausgab, 1990 Vater eines Sohnes. Mit der Designerin Judith Milberg bekam er einen weiteren Sohn. Dieser wiederum trat 2022 neben seinem Vater vor die Tatort-Kamera und spielte das jüngere Ich des Kommissars.