伊予（愛媛県）の松山で、松山藩士・秋山久敬の五男として生まれた。家は貧しく、のちに日本の騎兵の育ての親と呼ばれる兄の秋山好古が、学費を出して弟を支えた。
東京へ出て、翌年大学予備門に入った。同じ松山出身の幼なじみ・正岡子規と親しくつき合い、二人は文学について語り合う親友だった。
兄に学費の負担をかけないこともあって大学予備門をやめ、海軍兵学校に入った。子規とは別の道を歩むことになったが、友情は生涯続いた。
海軍兵学校を首席で卒業し、海軍の士官としての道を歩み始めた。のちの日清戦争にも軍艦に乗って加わった。
アメリカへ留学し、海軍戦略の大家マハンに教えを受けた。翌年の米西戦争では、アメリカ艦隊の作戦を間近で観察し、くわしい報告書を書いた。
親友の正岡子規が病のため亡くなった。この年、日本とイギリスの間に日英同盟が結ばれ、ロシアとの緊張が高まっていた。
日露戦争が始まると、東郷平八郎のもとで連合艦隊の作戦参謀となった。旅順港の入り口に船を沈めてふさぐ作戦なども立てたが、この作戦では友人の広瀬武夫が命を落とした。
ロシアのバルチック艦隊を迎え撃つ日本海海戦の作戦を練った。出撃のときの電報の「本日天気晴朗ナレドモ浪高シ」の一文は、真之が書き加えたとされる。海戦は日本の大勝利に終わった。
海軍省の軍務局長となり、海軍の政策の中心で働いた。第一次世界大戦が始まると、戦争のようすを研究し、これからの戦争のあり方を考え続けた。
海軍中将に進んだ。しかしこのころから体調をくずし、また宗教や人の心の問題にも深い関心を寄せるようになった。
病のため、神奈川県の小田原で亡くなった。日露戦争の名参謀として知られ、司馬遼太郎の小説『坂の上の雲』では、兄の好古や子規とともに主人公として描かれている。
豊田佐吉幸田露伴尾崎紅葉横山大観北村透谷志賀潔国木田独歩幸徳秋水
教科書や伝記で確かめられる事実をもとにしています。不確かなことは「諸説あり」「と伝わる」としています。