Mendel se narodil 20. července 1822 v Hynčicích v dolním Slezsku tehdejšího Rakousko-Uherska. Po absolvování základní školy v Hynčicích navštěvoval Mendel piaristickou školu v Lipníku nad Bečvou. Středoškolského vzdělání se pak Mendelovi dostalo na gymnáziu v Opavě. V letech 1840-1843 studoval na Filozofické fakultě Univerzity v Olomouci. Mendel se zde setkal s profesorem Johannem Karlem Nestlerem, významným výzkumníkem v oboru šlechtění zvířat a rostlin, jehož výzkum šlechtění ovcí podle některých teorií ovlivnil pozdější Mendelovu práci. Dalším olomouckým profesorem, který Mendela významně ovlivnil, byl Friedrich Franz. Franz Mendelovi navrhnul vstoupit do Augustiniánského kláštera v Brně, jelikož se Mendel potýkal s vážnými finančními problémy. Mendel nakonec v klášteře našel mimořádně příznivé prostředí pro rozvoj svého talentu a přijal řeholní jméno Gregor.

Mendel se i nadále věnoval studiu matematiky, fyziky, chemie, botaniky, zoologie, paleontologie a dokonce i meteorologie. Díky důkladnému studiu těchto věd si uvědomil důležitost matematiky a statistiky pro vysvětlování přírodních jevů. V letech 1856-1863 se Mendel věnoval křížení hrachu a sledování potomstva. Na základě svých pokusů formuloval tři pravidla, která později vešla ve známost jako Mendelovy zákony dědičnosti. Mendelův přínos pro biologii byl však rozpoznán až po jeho smrti. Od roku 1862 až do své nemoci prováděl Mendel každodenní meteorologická pozorování pro Meteorologický ústav ve Vídni. Mendelovo jméno tak nese i první česká vědecká stanice v Antarktidě.

Po smrti opata Cyrila Nappa byl Mendel zvolen opatem augustiniánského kláštera, a stal se tak váženou osobností Brna. V roce 1883 Mendel vážně onemocněl a 6. ledna 1884 v klášteře zemřel. Byl pochován do augustiniánské hrobky na Ústředním hřbitově v Brně.