Gerhard Gottschalk studierte Chemie an der Humboldt-Universität Berlin und Mikrobiologie an der Georg-August-Universität Göttingen. Ab 1964 arbeitete er am Department of Biochemistry, University of California, Berkeley, USA. Von 1970 bis 2003 war er Professor für Mikrobiologie am Institut für Mikrobiologie und Genetik der Georg-August- Universität Göttingen. In diese Zeit fällt auch die von ihm maßgeblich betriebene Gründung des Göttinger Laboratoriums für Genomanalyse. Er war Rektor der Göttinger Universität und Präsident mehrerer Wissenschaftsorganisationen. Er ist Mitglied der Göttinger Wissenschaftsakademie, der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina, der American Academy of Microbiology und Ehrenmitglied der VAAM (Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie). Mehrfach wurde er ausgezeichnet, unter anderem mit dem Emil-von-Behring-Preis und dem Bundesverdienstkreuz erster Klasse; er ist Ehrendoktor.