Gilles Boeuf est professeur à l'université Pierre et Marie Curie (UPMC) et effectue ses travaux de recherche au sein de l'unité « Biologie intégrative des organismes marins » au Laboratoire Arago (Observatoire océanologique) à Banyuls-sur-Mer, dans les Pyrénées Orientales. Il est actuellement le président du Muséum national d'Histoire naturelle, à Paris. Après avoir passé vingt ans à l'IFREMER, il a été directeur durant six ans de l'Observatoire océanologique de Banyuls, puis pendant quatre ans de l'unité CNRS/UPMC Modèles en biologie cellulaire et évolutive. Il a été membre de nombreux conseils scientifiques et a siégé neuf ans au Comité national de la recherche scientifique (1991-2000).

Il est aujourd'hui président du conseil scientifique d'Agropolis International à Montpellier, président de la Commission environnement de la Fondation de France, président du conseil scientifique du CIRAD, membre du Conseil scientifique du patrimoine naturel et de la biodiversité auprès du ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie, membre du conseil d'administration de l'Agence des aires marines protégées et de l'Association Humanité et Biodiversité, membre du comité de perfectionnement du Centre scientifique de Monaco, membre du conseil scientifique de l'Association Good Planet, membre du Bureau de l'International Platform for Biodiversity and Ecological Services, président de l'Association de gestion de la Réserve naturelle de la Massane (Pyrénées Orientales). Il est membre de la Commission française pour l'Unesco, chevalier de la Légion d'honneur et de l'Ordre national du Mérite. Il a reçu en 2013 la Grande médaille Albert 1er de l'Institut océanographique de Monaco pour l'ensemble de sa carrière, dédiée aux océans.

Universitaire, Gilles Boeuf a fait sa thèse à la station de biologie marine d'Arcachon. Il a ensuite travaillé à Brest comme chargé puis directeur de recherche pour le CNEXO puis l'IFREMER. Il est ensuite devenu professeur à l'UPMC et a été affecté à Banyuls où il poursuit encore une partie de ses activités d'enseignement et de recherche. Il a effectué plus de 100 missions à l'étranger, à destination d'une quarantaine de pays, et a séjourné plus de trois années au Chili.

Spécialiste de physiologie environnementale et de biodiversité, il a longtemps travaillé sur la migration des poissons salmonidés et a abordé par des approches de physiologie expérimentale et d'endocrinologie divers mécanismes adaptatifs et évolutifs chez les animaux. Il s'est particulièrement intéressé aux mécanismes du développement, de la croissance et de l'adaptation chez les poissons. Il a beaucoup travaillé et écrit en matière de bases biologiques de l'aquaculture et de biodiversité, marine et continentale. Il est l'auteur de plus de 400 publications nationales et internationales (h-index à 33, près de 3 000 citations, moyenne > 27), participations à des Congrès et est fréquemment invité à l'étranger. Il a co-organisé avec Bernard Swynghedauw et Jean-François Toussaint, en octobre 2010, le colloque « L'Homme peut-il s'adapter à lui-même ? » au Muséum (conférences téléchargeables sur canal-insep.fr, livre paru chez Quae en novembre 2012) et, en novembre 2011, le colloque intitulé « La biodiversité et son évolution, limites de l'adaptabilité des systèmes » à la Fondation des Treilles, dans le Var. Il a co-organisé, avec le Commissariat général au développement durable, un colloque sur la bio-inspiration et le biomimétisme qui s'est tenu au Muséum le 10 décembre 2012. Il a animé le thème « Biodiversité » à la conférence environnementale du Conseil économique, social et environnemental en septembre 2012. Il a participé au colloque de l'Agence nationale de la recherche,« 8 ans de recherche sur l'environnement », en décembre 2012, au Collège de France. Enfin, il a prononcé une des conférences d'ouverture du colloque international du Conseil économique social et environnemental, « La haute mer, avenir de l'humanité », le 11 avril 2013.

Gilles Boeuf donne de nombreuses conférences en France et à l'étranger (plus de 80 en 2013) au sujet de l'océan, de la biodiversité, de l'adaptation au milieu, du rôle de l'eau dans le vivant et des ressources vivantes marines. Il a été très impliqué dans les évènements de l'année internationale 2010, dédiée à la biodiversité, avec plus de 60 conférences comme l'ouverture du colloque de l'Unesco à Paris en janvier et l'ouverture de la semaine française de la biodiversité à Chamonix en mai, et a également fait de très nombreuses interventions en 2011, 2012 et 2013.