Gay-Lussac nació el 6 de diciembre de 1778 en Saint Léonard de Noblat. Emprendió sus primeros estudios en su región natal hasta que, en 1794, se trasladó a París. Cursó sus estudios en la École Polytechnique hasta 1800, año en el que ingresó a la École des Ponts et Chaussées. Sin embargo, la carrera de ingeniería que había elegido en este último lugar, no le atraía, razón por la cual pasó tiempo asistiendo a Claude Louis Berthollet en sus estudios de química.
Tres años después, con tan solo 23 años, presentó al Instituto (la Académie des sciences) su primera memoria, Recherches sur la dilatation des gaz, verificando descubrimientos realizados por Jacques Alexandre Charles en 1787.
En 1802 publicó los resultados de sus experimentos que, ahora conocemos como Ley de Gay-Lussac. Esta ley establece, que, a volumen constante, la presión de una masa fija de un gas dado es directamente proporcional a la temperatura Kelvin. Dos años después efectuó dos ascensos en globo aerostático, alcanzando una altura de 3800 metros.
En enero de 1805 presentó al Instituto una nueva memoria, en la que formulaba su primera ley sobre las combinaciones gaseosas (Primera ley de Gay-Lussac), y emprendió a continuación un viaje por Europa junto a su amigo Humboldt para estudiar la composición del aire y el campo magnético terrestre. Años después, en 1811, dio forma a la Ley de Charles, descubierta en 1787 sobre la relación entre el volumen y la temperatura, pero que había quedado sin publicar. Este mismo año, el químico francés Courtois, por medio de una reacción química produjo un gas de color violeta que Gay-Lussac identificó como un nuevo elemento y le dio el nombre de yodo, que en griego significa violeta.
Joseph Gay-Lussac continuó con sus investigaciones científicas durante muchos años después. Finalmente, fallece el 9 de mayo de 1850 en París.
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