Né en 1946, ancien élève de l'École Polytechnique, Gérard Mégie est entré au Service d'Aéronomie (devenu le LATMOS en 2009, suite à sa fusion avec le CETP) du CNRS à 21 ans, en 1967, pour y réaliser une thèse de doctorat sur l'analyse des métaux alcalins au niveau de la mésopause. C'est lors de ses années de thèse qu'il développe un lidar, c'est-à-dire un laser à colorant pour sonder l'atmosphère, un instrument qui jouera un rôle central dans ses recherches.
Par la suite, sans jamais quitter le domaine expérimental, ses travaux se sont élargis vers l'étude plus générale de la physicochimie de l'atmosphère, en se déplaçant aussi de la stratosphère vers la troposphère, et des modifications de l'environnement terrestre par des forçages d'origine naturelle vers l'identification du rôle des activités humaines.
Gérard Mégie a été l'une des premières personnalités scientifiques nationales à alerter sur les risques environnementaux nouveaux. À partir de 1987, il axe ses recherches sur le « trou d'ozone » en Antarctique, découvert en 1983 par des chercheurs Japonais, et initie avec des collègues européens un programme de recherche sur l'ozone stratosphérique qui deviendra le programme Environnement et Climat de l'Union européenne. En tant que président du Comité scientifique chargé de cette coopération européenne, il participe à la définition des différents projets auxquels son équipe est étroitement associée.
De 1988 à 1996, il préside la Commission internationale de l'ozone et est impliqué dans les négociations du protocole de Montréal. Coprésident, à partir de 1997, du Comité scientifique mis en place pour surveiller l'exécution du protocole, il devient un des leaders mondiaux de l'effort pour préserver l'intégrité de la couche d'ozone stratosphérique. Il joue un rôle majeur dans le développement de sites d'observation dédiés, à l'Observatoire de Haute-Provence, à l'Île de la Réunion, en Patagonie.
Son charisme exceptionnel s'est aussi manifesté dans deux domaines un peu différents : l'enseignement et l'organisation de la recherche. En 1988, il quitte le CNRS pour devenir professeur à l'Université Pierre et Marie Curie (Sorbonne Université en 2018). Enseignant à la pédagogie très appréciée, il est aussi concerné par l'insertion des étudiants et crée quelques années plus tard l'École doctorale des sciences de l'environnement d'Île-de-France.
Parallèlement, Gérard Mégie devient directeur adjoint (de 1984 à 1996) puis directeur du Service d'Aéronomie (de 1996 à 2000). En 1992, soucieux de mutualiser la science de l'environnement en Île-de-France, il initie le projet très ambitieux d'un Institut Pierre-Simon Laplace (des sciences de l'environnement global), associant les études de modélisation et d'observation du système climatique - sur la Terre et les autres planètes du système solaire. Il dirigera l'IPSL jusqu'à fin 2000, quand, suite à sa nomination à la Présidence du CNRS, il en laissera la direction à Jean Jouzel.
Gérard Mégie a largement contribué à la structuration de la recherche, au niveau national (au sein de l'INSU, du CNES...), au niveau européen et international (ICSU, ESA, Commission Européenne...). Il a reçu de nombreuses marques de reconnaissance et était membre de l'Académie des sciences (depuis 2000) ainsi que de plusieurs académies nationales et internationales.
Pour Bernard Larrouturou, Directeur Général du CNRS au moment de sa mort en 2004, « Gérard Mégie était un scientifique de renommée mondiale, et aussi un homme de grande culture, humaniste et pédagogue, apprécié de tous pour son ouverture d’esprit, sa rigueur intellectuelle et sa finesse d’analyse. Faisant preuve d’une constante attention aux autres, toujours accompagnée de chaleur et de simplicité, Gérard Mégie laisse dans la communauté scientifique de très nombreux amis. Son départ laisse à la tête du CNRS un vide très douloureux. »