Era filho do advogado José Austregésilo Rodrigues Lima e de Maria Adelaide Feitosa Lima. Educou-se no Colégio das Artes, em Recife. Lá conheceu Tobias Barreto e participou, precocemente, do movimento literário e artístico da Escola de Recife. Aos 16 anos, mudou-se para o Rio de Janeiro para cursar a Faculdade de Medicina. Teve, entre seus mestres, Francisco de Castro, que exerceu grande influência sobre ele. Formou-se em 1899, defendendo a tese Estudo clínico do delírio. Foi o início da copiosa bibliografia sobre doenças mentais.
Em 1902, tornou-se médico da Santa Casa de Misericórdia. No governo Rodrigues Alves (1902-1906), integrou a equipe do professor Juliano Moreira, que assumira a Diretoria de Assistência aos Alienados. Foi o seu reencontro com a neurologia, que veio a ser sua especialização. Em 1909, foi designado, pela Congregação da Faculdade de Medicina, para professor substituto de Clínica Médica, Patologia Interna e Clínica Propedêutica. Em 1912, foi designado professor da recém-fundada cátedra de Neurologia na Universidade do Brasil. Principiou ali a sua grande obra de mestre, lançando no Brasil as bases de uma especialidade nova e criando a primeira escola de Neurologia.
Fundador dos Arquivos Brasileiros de Medicina e dos Arquivos Brasileiros de Neurologia e de Psiquiatria, representou o Brasil em vários congressos internacionais de Neurologia. Foi deputado federal por Pernambuco, de 1922 a 1930; membro da Academia Nacional de Medicina e da Sociedade Brasileira de Neurologia, das quais foi presidente; membro correspondente da Academia das Ciências de Lisboa; membro correspondente da Academia de Medicina de Paris e da Academia de Medicina de Nova York; membro honorário de todas as associações médicas do Brasil e da América do Sul; professor Honorário da Faculdade de Medicina de Pernambuco; e professor emérito da Universidade do Brasil.
Além de numerosas obras de medicina e psicologia, escreveu ensaios que evidenciam as qualidades do escritor. Seu pendor literário foi para o Simbolismo.
