Né sous le nom de Johann Mendel dans une famille de paysans moraves (la Moravie est aujourd’hui une partie de la République tchèque), Mendel entre dans les ordres en 1848 et choisi alors le nom de Gregor.
Il s’inscrit en 1851 à l'Institut de physique de Vienne pour étudier notamment la botanique et la physiologie végétale. Il s'intéressait aux travaux de Franz Unger (botaniste et spécialiste de la physiologie végétale) sur l'apparition de nouveaux caractères au cours des générations successives chez les végétaux. Il pose ainsi le problème de l'hybridation des végétaux.
Au monastère, il cultive des pois, qui s'entretiennent facilement et qui présentent un grand nombre de variétés possibles pour ses expériences d’hybridation. Il menait en parallèle d’autres expériences sur des souris et en déduit 3 lois sur l’hérédité. Elles seront plus tard renommées les lois de Mendel : la loi d'uniformité, la loi de pureté des gamètes et la loi de la ségrégation indépendante des caractères héréditaires.
Il est à l'origine des bases théoriques de la génétique et de l'hérédité moderne.