Joseph-Louis Gay-Lussac 6 Aralık 1778 yılında St. Leonard, Fransa’da doğdu, 5 çocuğu olan ailenin en büyük oğlu idi. Annesi Leonarde Bourigner idi. Babası Antoine Gay. bir savcıydı ve aynı zamanda askeri savcılık da yapıyordu. Fransız Devrimini saran siyasi kargaşa genç Joseph’in gelişiminde önemli bir rol oynamıştı. Babası, burjuva kuruluşunun bir üyesi olarak 1794’te tutuklandıktan sonra (daha sonra serbest bırakıldı), Gay-Lussac Paris’te bir yatılı okula gönderildi.
Gay-Lussac, 3 yıl sonra, yeni kurulmuş ve seçkin bir okul olan, Paris’teki Ecole Polytechnique okuluna kabul edildi. Burada ilk olarak matematik ve mühendislik eğitimi almaya başladı. Fakat, kısa zaman sonra, École’de bir öğretim görevlisi olan ünlü bilim adamı Claude-Louis Berthollet’in (1748-1822), etkisi nedeniyle de bilime ve özellikle de kimyaya aşık oldu. Gay-Lussac’ı öğrencisi ve laboratuvar asistanı olarak kanatları altına alan da Berthollet oldu.
Gay-Lussac’ın belki de en meşhur olduğu araştırmalar, bilimsel kariyerinin başlarında tamamladığı gazlarla yapılan deneyleri içermektedir. 1800 yılında Ecole’den mezun olduktan sonra, Berthollet’in asistanı olarak kalmayı sürdürdü. Berthollet, matematikçi Pierre-Simon de Laplace ve diğerlerinin de teşvikleri ile Gay-Lussac, kendi araştırmalarına 1801 kışı ve 1802 yılı başlarında başladı.
Gay-Lussac’ın ilk çalışması, gazların hacimlerinin sıcaklıkla nasıl değiştiğini inceleyen kapsamlı bir araştırmaydı. Bu araştırmasını, deneylerinde kuru gazlar ve saf civa kullanarak gerçekleştirdi. İngiliz bilimci John Dalton da bağımsız olarak aynı konu üzerine çalışmalar yapıyordu. İkisinin de bulduğu ortak sonuç; sabit basınç altında, gazların hacimlerinin sıcaklıkla doğru orantılı olarak değiştiği idi. İkisi de çalışmalarının sonuçlarını 1802 yılı dolaylarında yayınladılar. Gay-Lussac’ın deneysel çalışmaları, Dalton’unkilere göre daha ayrıntılı ve daha hassas idi. Fakat bu keşfin kredisi Dalton ya da Gay-Lussac yerine Jasques Charles’a gitti. Charles, sıcaklıkla gazların genleşmesi üzerine aynı çalışmayı 1787 yılında tamamlamıştı. Fakat, deneylerini ya da sonuçlarını hiçbir zaman yayınlamadı. Charles, deneylerinin sonuçlarını hiçbir zaman yayınlamasa da, kendi bilimsel haberlerinde Gay-Lussac, Charles’ın eserlerini dinlediğini kabul etti. Dolayısıyla, gazların ısıl yayılımını düzenleyen kanun, bazen Gay-Lussac’ın yasası olarak adlandırılmasına karşın, büyük oranda Charles’ın kanunları olarak bilinir hale gelmiştir.
Gay-Lussac’ın çalışmaları yalnızca gazların fiziksel özellikleri ile sınırlı kalmadı. 1804 yılında, Gay-Lussac, dünyadaki balona artan ilgiden yararlandı ve hem Dünya’nın manyetik alanını, hem de artan yükseklikteki atmosferin sıcaklığının ve kompozisyonunun nasıl değiştiğini incelemek üzere birden fazla uçuş yaptı. İkinci uçuşunda, bir hidrojen balonuyla 23,018 feet yüksekliğe ulaşırken hava örnekleri aldı. Dünya’ya döndükten sonra, gaz örneklerini yer seviyesinde alınanlarla karşılaştırdı ve aslında aynı oldukları sonucuna vardı. Uçuş sırasında başının ağrıdığını not etmesine rağmen, bu muhtemelen yüksek rakımdaki oksijen seviyelerinin azalmasından kaynaklanıyordu.
1808 yılında, Gay-Lussac, “Gazların Hacimlerinin Birleşme Kanunu” nu yayınladı. Farklı gazların tepkimesi durumunda, bu gazların her zaman küçük tam sayı oranlarında tepkime gerçekleştirdiklerini tayin etti. ( Örneğin; iki hacim hidrojen, bir hacim oksijen ile reaksiyona girerek H2O oluşturur.) Bu, zamanının en büyük bilimsel ilerlemelerinden biriydi ve daha sonraki atom teorisi ve kimyasal reaksiyonların nasıl oluştuğu çalışmalarının temelinin oluşmasında yardımcı oldu. Gay-Lussac, 1809 yılında, kimya alanında profesör oldu.
Hatırlanmasının en önemli sebebi olan bu çalışmaları özetlenirse; gazların özelliklerini ilgilendiren iki ilişkiden bahseden Gay-Lussac yasasının formüle edilmesidir. Bu teori, hacimlerin birleştirilmesi kanununa da uygulanır. Birinci kanun, kimyasal reaksiyon öncesi ve sonrası hacim ile ilgiliyken; ikincisi, bir gaz örneği için basınç ve sıcaklık ilişkisini ilgilendirir.
Meslektaşı Louis-Jacques Thénard (1777-1857) ile Gay-Lussac, elektrokimya üzerine, önemli miktarda elementalsodyum ve potasyum üretmek için, hatırı sayılır derecede çalışmışlardı. Boron elementinin keşfini sağlamış olan bu iki madde, hayli reaktif ve yalıtım için oldukça faydalı maddelerdi. Gay-Lussac aynı zamanda asit ve bazlarla ilgili kapsamlı çalışmalar da yaptı. Ve sülfürik asit (H2SO4) gibi oksijen içeren asitlerin yanı sıra, hidroklorik asit (HCl) gibi ikili (iki elementli) asitler bulunduğunu belirten ilk kişi oldu. Ek olarak, prüsik asidin kimyasal bileşimini hidrosiyanik asit (HCN) olarak belirledi ve organik analizin en prestijli uygulayıcısı kabul edildi.
Daha sonraki yıllarda, Gay-Lussac bilimi ilerletmeye devam etti. Alkollü içeceklerin alkol içeriğini analiz etmek için kesin bir yöntem geliştirdi ve sülfürik asit imalatı için bir yöntem patentledi. Kral suyu üzerine olan son yayını (nitrik asit ve hidroklorik asitten oluşan ve altın veya platinde çözünen bir karışım), 1849’da ölümünden bir yıl önce yayınlandı.
Gay-Lussac, en usta deneyselci ve teorisyendi. Gay-Lussac’ın ölümü üzerinden 25 yıldan fazla geçtiği bir dönemde, ünlü kimyager Marcellin Bertholet (1827-1907), dönemin iki bilim adamına uygun olan bir övgü olarak şöyle demiştir; ‘Hepimiz Lavoisier ve Gay-Lussac’ın kimyasını öğretiyoruz.’
Gay-Lussac, 1821 yılında, İsveç Kraliyet İlimler Akademisinin yabancı üyesi seçildi. 1839 yılında, Kral Louis Philippe tarafından bir kendisiyle denklik unvanı aldı. Ayrıca adı, Eyfel Kulesi’ndeki katkılarının farkına varılmış 72 Fransız bilim adamı, mühendis ve matematikçilerden biri olarak anılır.
Joseph-Louis Gay-Lussac 1809 yılında Geneviève-Marie-Joseph Rojot ile evlendi. Onlarınki 40 yıl süren ve beş çocuk sahibi oldukları mutlu bir evlilikti.
Özellikle son günlerinde çok sağlık sıkıntısı çeken Gay-Lussac, 9 Mayıs 1850 tarihinde Paris, Fransa’da hayata gözlerini yumdu.