袁仲一出身贫寒家庭。1946年考入铜山县简易师范学习。1950年考入徐州师范学校，毕业后被分配到徐州市小学任教。由于工作认真，曾被评为徐州市模范教师。1956年7月考入华东师范大学历史系。1960年7月又考入该校中国古代史专业研究生，师从著名史学家吴泽和束世潋先生。1963年毕业后，被分配到陕西省考古研究所工作。开始他对中国古文字研究比较感兴趣，也参加过挖掘唐墓，发表过几篇有关金文和唐墓方面的论文。此后，便转入了对秦兵马俑坑和秦始皇陵园的勘探、发掘研究工作。从1974年至今的29年间，他一直在这一领域孜孜以求，取得了突出的成绩。上个世纪70年代由他主持参与对秦始皇陵进行勘探和试掘，发现了一号、二号、三号兵马俑坑，出土陶俑2000余件，各种青铜器4万余件，被誉为“世界第八大奇迹、20世纪世界考古史上的伟大发现之一”。1980年，他主持发掘铜车马坑，出土的两乘大型彩绘铜车马，被誉为“青铜之冠”，是继兵马俑坑之后，又一引起世界轰动的重大考古发现。另外，在秦始皇陵的勘探调查工作中，也获得一系列重大的发现。1987年联合国教科文组织把秦始皇陵(包括兵马俑坑)列人世界文化遗产名录。袁仲一先后被评为陕西省有突出贡献专家、享受国务院特殊津贴专家、陕西省劳动模范、陕西省优秀***产党员专家，并当选为第八届全国人大代表，曾到英、美、德、意、日、埃及等国和台湾地区进行文化交流或讲学。1974年，因发掘兵马俑被尊称为“秦俑之父”。