שמואל אחיטוב נולד בשנת תרצ"ה (1935) בתל אביב. ילדותו עברה עליו בראשון לציון. לימודיו התיכוניים נחלקו בין "מדרשיית נעם" בפרדס חנה לבין בית ספר תיכון בתל אביב. בסוף שנת 1953 התגייס לצה"ל במסגרת גרעין של תנועת בני עקיבא שבה היה פעיל. את רוב שרותו הצבאי עשה בהדרכה מטעם הצבא (של"ת) בבני עקיבא ובקיבוץ טירת צבי שאליו הצטרף. בשנת הלימודים תשי"ז לימד בבית הספר המשותף בשדה אליהו, והדריך קבוצת נוער עולה ממרוקו בטירת צבי.
בשנת הלימודים תשי"ח התחיל בלימודיו באוניברסיטה העברית בירושלים בחוגים למקרא ולהיסטוריה של עם ישראל. בשנת תשכ"ז סיים את לימודי התואר השני בחוג להיסטוריה של עם ישראל (תקופת המקרא) בהצטיינות. ומיד התחיל בלימודי מחקר לתואר שלישי שסיימם בשנת תשל"ט.
בשנת תשכ"ב (1962) נתקבל לעבודה כעובד מדעי במערכת האנציקלופדיה המקראית, שהייתה ה"אלמה מאטר" שלו. כעבור שנתיים (1964) נתמנה למזכיר המערכת של האנציקלופדיה, ועם פטירתו ללא עת של פרופ' יעקב ליוור (1969), והפנית עיקר עניינו של העורך הראשי פרופ' בנימין מזר לחפירות ליד הכותל, נפלה על שכמו העריכה בפועל של האנציקלופדיה של מחצית הכרך החמישי. לקראת הכנת הכרך השישי גייס את פרופ' חיים תדמור לכהן כעורך-המרכז של האנציקלופדיה. ונתמנה פרופ' אחיטוב לעורך-המרכז של האנציקלופדיה, תפקיד שבו שימש עד שנתמנה לעורך הראשי שלה, והביא את המפעל הגדול של שני דורות של חוקרי המקרא והמזרח הקדום להשלמתו. עוד התחיל בהכנות להוצאת כרך מילואים של האנציקלופדיה, אלא שהתוכנית גוועה באיבה מחמת חסרון אמצעים.
מיד עם השלמת האנציקלופדיה, ועוד לפני צאתו של כרך המפתחות שלה (תשמ"ט), יזם את הקמת "ספריית האנציקלופדיה המקראית", שנתמנה לעורכה. עד היום יצאו בסדרה זו עשרים וחמישה כרכים, ועוד כמה כרכים נמצאים בשלבי עריכה שונים.
בראשית שנות השמונים של המאה הקודמת יסד יחד עם פרופ' משה גרינברג את סדרת הפירושים המדעיים למקרא "מקרא לישראל", שבאה לענות על החוסר הגדול שבהעדר פירוש מדעי למקרא. סדרה זו נועדה להיות חוליה נוספת בשלשלת המפוארת של פרשנות המקרא היהודית לדורותיה, ולייצג את הישגי מחקר המקרא היהודי המודרני המבוסס על הישגי חקר המקרא ועולמו. משנת 1990, עם פרישתו של פרופ' גרינברג ממלאכת העריכה, פרופ' אחיטוב נושא לבדו בעולו של המפעל.
כל אלה נעשו לצד עבודתו של פרופ' אחיטוב באוניברסיטה, לראשונה באוניברסיטה העברית ואחר כך באוניברסיטת בן-גוריון בנגב בבאר שבע. שם שימש בתפקידים שונים במחלקה למקרא והמזרח הקדום, כולל מרכז המסלול למקרא וראש המחלקה למקרא ארכיאולוגיה ומזרח קדום, וביסס את מעמד המחלקה. פרופ' אחיטוב הקים את הוצאת הספרים של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב וניהלה במשך ארבע-עשרה שנה, עד סמוך לפרישתו. בשנת 2000 נתבקש להצטרף למרים תדמור כעורך-שותף של כתב העת Israel Exploration Journal.
פרופ' אחיטוב שימש כחבר ויושב-ראש בוועדות מקצועיות שונות. כיום הוא, בין השאר, חבר בוועד המנהל של החברה לחקירת ארץ-ישראל ועתיקותיה, וחבר בקורטוריון של מוסד ביאליק, וחבר מערכת "בית מקרא", כתב עת לחקר המקרא ועולמו, מוסד ביאליק.
