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.