Ağarəfi Ağayev 1911-ci ildə Bakı şəhərinin Maştağa qəsəbəsində bəy ailəsində anadan olmuşdur. 1927-ci ildə Azərbaycan Dövlət Pedaqoji Universitetinin təbiət fakültəsinə daxil olmuş, 1931-ci ildə həmin fakültəni bitirmişdir. 1934-cü ilə qədər orta məktəb direktoru işləmişdir. 1934-cü ildə Gertsen adına Leninqrad Pedaqoji İnstitutunun aspiranturasına daxil olmuş, 1938-ci ildə namizədlik, 1970-ci ildə doktorluq dissertasiyası müdafiə etmişdir. 1938-ci ildən onun sonrakı fəaliyyəti Bakı Dövlət Universiteti ilə bağlı olmuşdur.

O, 1970-ci ilə qədər BDU-nun Qeyri-üzvi kimya kafedrasının dosenti, 1952–1957-ci illərdə həmin kafedranın müdiri vəzifələrində çalışmışdır. 1947–1949-cu illərdə Azərbaycan Dövlət Tibb İnstitutunda, 1954–1956-cı illərdə Azərbaycan Politexnik İnstitutunda da dərs demişdir. 1972-ci ildə "qeyri-üzvi kimya" ixtisası üzrə professor adını almışdır. 1971–1978-ci illərdə BDU-nun Kimya-texnologiya kafedrasının müdiri vəzifəsində çalışmışdır.

Na, K, Mg-un halogenid, sulfat duzlarının məhlullarının tarazlıq sistemlərinin fiziki-kimyəvi xassələrinin öyrənilməsi sahəsində çox əhəmiyyətli elmi-tədqiqat işləri aparmışdır. Bu sahədə onun 100-dən çox elmi məqaləsi dərc edilmişdir.