חיים נולד בלוצק (רוסיה) בי"ח באייר תרפ"ה, 12 במאי 1925 לאביו, אשר, ולאִמו, הניה לבית סנגל. הובא לארץ בהיותו בן שלושה חודשים. למד בבית־ספר "תחכמוני" בתל־אביב ופעל ב"עדת הצופים". היה תאב דעת ובעל כישרון נרטיבי. כאוטודידקט הירבה בקריאת ספרי הגות, להשלמת השכלתו.
למחתרת לח"י (קודם אצ"ל) הצטרף כתוצאה מן ההִדרדרות בהבטחות אנגליה ודיכוי השאיפות הציוניות. ראה בה שלטון זר, שאותו יש לגרש. כאיש מחשבה ואידיאולוג, הציבו אותו לתפקידי חינוך, הדרכה אידיאולוגית וגיוס. בעבודה זו שימש זמן רב.
הוא הקרין שלווה ושקט נפשי, שרבים כינו "שקט אולימפי", לכן לא מיהרו מפקדים לשבץ אותו לפעולות. הוא ראה עצמו כעושה חצי מלאכה, מטיף ולא מקיים. שאיפתו היתה להשתתף בפעולות קרב. נאבק זמן רב על זכות זו, עד שמרכז לח"י נעתר לו. השתתף בפעולות קרב רבות: התקפה על בנין הבולשת (סי.אי.די.) בירושלים, התקפה על שדה התעופה בכפר ויתקין, פיצוץ גשר על נחל הנעמן, ליד עכו, ופעולות אחרות.
בהתקפה על בתי המלאכה של הרכבות בחיפה, בשנת 1946, שימש סגן מפקד הפעולה.
הלוחמים ביצעו את משימתם ופנו לסגת. במבואות כפר־אתא נתקלו ביחידה בריטית, שפתחה עליהם באש קטלנית. 11 חברים נפלו בקרב, ורבים נפצעו. חיים נחלץ ללא פגע מן התופת, והיה בין 19 הלוחמים וארבע הלוחמוֹת שנשבו והובלו למאסר.
במשפט, שערכו להם האנגלים, הכריזו כי אין בדעתם להשתתף במשפט, אינם פושעים, ותבעו יחס כאל שבויי מלחמה, על פי אמנת ג'נבה. כדי למנוע את קיום המשפט, "ההצגה", לפי הגדרתם, הם שרו והמשפט נערך שלא בפניהם והם נידונו למות בתליה.
כעבור שבועות מספר חנן אותם הנציב העליון הבריטי וגזר את דינם למאסר עולם. בכלא התבלט חיים במאבק לשיפור התנאים. נטל חלק בתכנוני בריחה, ועם כל אלה התמיד ללמוד מתמטיקה וכלכלה. הוא ניחן בכישרון רב לספרות, שירה ופובליציסטיקה, כתב שירים, את תיאור תולדות הקרב על בתי־המלאכה ואת קורות משפטם של הלוחמים כתב בספר "לא חזרנו לבסיס". הספר פורסם על־ידי לח"י ערב פריצת כלא עכו בי"ד באייר, תש"ז, 4 במאי 1947 והודפס לאחר־מכן בכתבי לח"י (כרך ב').
חיים היה בין המשתחררים מעכו, אך לא זכה לראות את החופש. בהתקלות עם מארב בריטי, נפגע מכדור שנורה למכונית המילוט, הספיק לומר "נפצעתי", ונפח את נשמתו ביום י"ד באייר, תש"ז, 4 במאי 1947.
בי"א באדר תש"ו, 12 במרץ 1946, נשא לאשה את חנה, בת ישראל וגיטל מרים גלברד, חברת לח"י. (בִתו, אוריאלה, נולדה ביום 20 במרץ 1947).
מספר מחברי "קבוצת טוביה" שנכחו במסיבת חתונה בשנת 1943 יחד עם חברי לח"י נוספים. למעלה מימין: רות קוטליצקי, חיים אפלבוים, מרדכי גראוויס ("בנימין"), אסתר מכטינגר-גנור ("אלינוער"), יעקב גנור, מנחם קליין ("יהודה"), אינה מזוהה. במרכז מימין: שולה, יעקב גרנק, ורדה, שרה קליין. יושב למטה: משה רייזמן-ארז ("יואב").
"ולא חזרנו לבסיס": קטע מקורי מהיומן של חיים אפלבוים על הפעולה והמשפט. היומן נכתב על נייר טואלט, הוברח מכלא עכו לחברי אפלבוים במחתרת ופורסם ברבים.
"חשבנו שכל הזמן שבעולם עוד לפנינו", כתב חיים אפלבוים בן ה-21 לאשתו חנה לאחר שנידון למוות בעקבות פיצוץ בתי המלאכה. לאחר מאסרו, התגלה לו כי היא בהריון, ונודע לו ממושעה בעיתון שהיא ילדה בת. מטעמי קונספירציה, לא פורסמו שמותיהם במודעה, אלא כינוייהם המחתרתיים: "שרה" ו"אלימלך". אפלבוים נורה ונהרג בבורחו מכלא עכו. חודש לפני כן הוא כתב לאוריאלה בתו, אותה לא זכה לראות: "...שאי לבך לאהבה - לאהבת האדם, לאהבת המולדת..."
חברי לח"י בכיכר לונדון בטיילת תל אביב, כנראה ב-1943. כורעים, משמאל: אנשי מחלקה ו' אברהם בהרב ("יואל") - האחראי לענף הרכבות, ומאיר פוני ("שאול", "עמיהוד") שנפל בי"א בתמוז תש"ח, 18 ביולי 1948, בקרב על בית עפא. עומדים, משמאל: חיים אפלבוים, חיים אחישר ("אבנר") - שהיה חייל בצבא הבריטי וסייע ללח"י בהברחות ממצרים ואליה, ויוסף רשלבך ("ישראל") - שנעצר על ידי הבריטים ונכלא בבתי מעצר בארץ ובגולה.