葛云飞是西汉军事家张良后裔，系张良第66代孙。元朝时，由河北定兴迁居萧山南街，为避“三丁抽戍”之役，张良46世孙张招，将其中一个儿子张素，从岳父改姓葛。葛素先后由萧山南街迁入临浦西葛、东葛，葛素之子道翁再由东葛迁山头埠。山头埠葛氏尊张招为始祖，已传28世，葛云飞为20世孙。
葛云飞出生于军人家庭，葛云飞从小种田，后在父亲培育下，读书习武，学得一手良好射技，挽弓发必中，因而认为练武才是有用的”，而不屑读朱熹的朱子章句。葛云飞16岁时，能开六钧硬弓，31岁时，能用60公斤大刀，挑起一抱粗、两丈长的约重200公斤的栋梁，足见其臂力大得惊人。年少时曾去杭州西湖游玩，拜祭了岳飞墓。他对岳飞“文臣不爱钱，武臣不惜死”这两句名言，尤其赞赏;而且，还将两汉至明代的十一位著名将领事迹，编成《名将录》，以勉励自己。三十岁时，中武举人。道光三年(1823年)成武进士。道光四年(1824年)，葛云飞当上了守备，先后在浙江宁波、黄岩、温州、乍浦、瑞安、定海和福建的烽火门等地水师营任职，因缉捕“海盗”，屡建军功，而后经过五次提拔到了总兵的位置。道光十八年(1838年)代理定海镇总兵，不久后正式任命。
道光十九年(1839年)因父亲逝世，葛云飞便丁忧回籍。临行之前，他曾上书筹海八十七条，认为广东查禁鸦片，外夷阴险，恐有兵事，波及浙洋，应当事先定谋。道光二十年(1840年)六月七日，英军侵占定海。道光二十年(1840)七月，葛云飞奉谕来镇海主持浙江防务。当时一个姓哈的浙江巡抚乌尔恭额的卫兵强取百姓财物，葛云飞下令逮捕了他。乌尔恭额遣人来说情，葛云飞对来人说：“葛某奉大人钧谕统军守边，理当尽心办事，如果对破坏军纪者徇以私情，不唯有负乌大人重托，而且今后难以节制部下。请转告乌大人见谅!”事后，乌尔恭额对卫兵们说：“葛总兵铁面无私，执法如山，你们要谨慎办事。”道光二十年(1840)6月7日，英军派遣四十多艘船舰侵犯和侵占定海，浙江巡抚乌尔恭额与浙江提督祝廷彪商讨守御之计，从中乌尔恭额得知葛云飞“谋略可任”，并以其“曾官定海，熟悉洋岛情形，驰书邀之。”七月，葛云飞抵镇海，乌尔恭额前来问计，葛云飞对他说：“今日所急，当先守后战”，积极备防，并呈上《灭夷十二策》。于是，乌尔恭额便委任他主持镇海军事。葛云飞提出“先言守，后言战”的战略方针，以劲兵扼守招宝、金鸡两山，关内安设巨炮，江岸筑土城，而江心及隘巷，则树木桩、排筏，以阻遏英军来犯。“三天过后，防守工作做好了，人心定了下来，密上《十二策》，多次施行。”不久，伊里布奉命出使浙江，葛云飞请准阅兵海上，大振军势。同年八月，王锡朋从吴淞调赴宁波，任镇海诸军翼长，葛云飞与他曾请求迅速出兵收复定海，但被一意妥协求和的钦差大臣伊里布所拒绝。伊里布甚至还打算邀请英国全权代表义律来镇海谈判，要求葛云飞也参加，葛云飞断然拒绝。直到道光二十一年(1841年)一月，琦善与义律议订《穿鼻草约》，英军强占香港之后，表示愿意归还定海，伊里布便派人前往与英将胞诅联系。二月，由葛云飞和寿春镇总兵王锡朋、处州镇总兵郑国鸿，带兵三千人，渡海接收。接收期间，葛云飞坚持先退城，后释俘，否则施以兵威，逼令英军撤出定海。在捕盗中，他总是身先士卒。道光二十一年(1841)六月二十九日，定海花鸟洋面发现海盗船只，云飞率部出海，并且亲自掌舵，从上风逼近盗船。当两船相距两丈左右时，云飞手握佩刀，纵身跃上盗船。这次捕盗战绩辉煌，云飞“亲擒大盗邱亲等十一名，斩取首级十二颗，又拿获盗船三只，烧毁盗船一只。”云飞与群盗在船上短兵相接，奋力搏斗，显示了他的无畏精神和高超的武艺，鼓舞了士兵的斗志。
自道光帝于正月初，发布对英宣战诏令后，曾命伊里布进兵，“收复定海”，但伊里布畏缩不前，一再要求对敌妥协，被道光帝严斥，改派江苏巡抚裕谦为钦差大臣代替伊里布主持浙江军务，负责浙江前线指挥。二月二十五日英军退出定海。闰三月，裕谦被任命两江总督。葛云飞经裕谦同意从小竹山至城东青垒头，修筑土城，长达一千四百三十余丈，又在城东南关山，修建镇远城，周边一百三十丈，即关山炮台。为增强定海防务，他请求在晓峰岭上筑炮台，小竹山下塞江路，以便杜绝偷越，并在五奎山增筑炮台，吉祥门、大渠门、毛港、虎头颈诸岛，各置防守，互为犄角，裕谦因为费用太高不许。葛云飞请借三年薪俸，自费修筑，裕谦怒斥：“是挟我也!”坚决拒绝。后来，葛云飞又请求塞竹山门狭港，使这里不能通船，也没有结果。道光二十一年(1841年)七月，当英军侵扰厦门时，认为土城守兵单薄，晓峰岭背负海，且有间道，他又上书要求增炮和营船，以备水战，仍未引起裕谦重视，反而禁议水战，并下令将定海营船押过镇海。葛云飞苦于掣肘，心知只守不攻必败，于是起誓竭力杀敌，以身殉国。道光二十一年(1841年)八月间，英舰二十九艘，结集舟山群岛黄牛礁一带，侦察定海洋面。三镇总兵原先皆守城，事急便申军约，激重赏，分守要地。寿春镇总兵王锡朋出守晓峰岭，处州镇总兵郑国鸿守卫竹山门，而定海镇总兵葛云飞则率部踞守土城，当敌要冲。九月二十六日，敌军进攻定海竹山门，葛云飞下令开炮，击断敌船桅，敌军仓皇退去。二十七日，英军向土城开炮，葛云飞指挥各营开炮猛烈还击，敌人慌忙败退。二十八日至三十日，侵略军向定海竹山门、五奎山进攻，企图登陆，被葛云飞、王锡朋、郑国鸿击退。于是敌人调集兵力，集中进攻定海，定海守军一共只有四千多人，且武器弹药不足，处境危急，因此，三总兵联名飞书向镇海大营告急。但大营怀疑是夸大敌情，拒绝发救兵。十月一日，英军从小路攻上定海北面的晓峰岭。王锡朋壮烈牺牲。接着英军进攻竹山门，郑国鸿率军誓死抵抗，也英勇牺牲。王、郑牺牲后，英军向土城进逼，葛云飞捧抱四千斤炮回击。葛云飞率二百多名士兵，大呼杀入敌阵，劈死敌军多人。葛云飞全身受伤四十余处。最后，一颗炮弹击中他的胸部，英勇殉难，二百多名士兵也全部壮烈牺牲。
王、郑牺牲后，英军向土城进逼。葛云飞捧抱四千斤炮回击。葛云飞率二百多名士兵，大呼杀入敌阵，劈死敌军多人。面临十几倍于己之敌人，便取出印信交给随身亲兵，叮咛道：“此乃朝廷信物，不能陷入敌方，请交大营，并请速速发兵进剿，我若死而有知，当化厉鬼协剿夷寇。”又告知同乡亲兵，“是我尽忠之时已到，请代慰老母：节哀保重，转告儿孙：要奋发图强，继我杀敌卫国志向。”交代完毕后，眼看英军逼近土城时，挥刀大吼，一跃而出，带领两百余人一口气砍倒十多个英军。当他发现英军头目安突德正挥舞绿旗驱兵冲锋时，葛云飞万丈怒火涌上心头，对着安突德怒吼道，看刀，话出刀落，安突德被劈成两半。因用力过度，长刀也被砍断了，就拔出两口佩刀，左右开弓，英军纷纷倒地。从土城杀出二里地，准备登山时，被一颗突如其来的枪弹击中左眼，还迎面一刀砍来，他躲闪不及，被劈去右边半个面部，顿时鲜血直流。他忍着剧痛仍继续抗战，又连中四十多发枪弹，终因伤势过重，依崖身亡，壮烈殉国。因此，定海再度失陷。