Po vysvěcení na kněze učil v klášterní škole, ale musel toho zanechat, neboť nesložil předepsané zkoušky. V letech 1851–53 studoval přírodní vědy ve Vídni, ale ani pak se mu u zkoušek nepodařilo uspět, snad prý proto, že se neztotožňoval s výkladem stvoření světa podle biblické legendy. V klidu cely brněnského augustiniánského kláštera se pak plně věnoval badatelské práci.
Při svých slavných pokusech s hrachem vypěstoval na 200 000 rostlin a o všech si vedl podrobné záznamy. Výsledky včetně matematického vyjádření přenosu dědičných vlastností z rodičů na potomstvo uveřejnil roku 1865 v časopise Brněnského přírodovědeckého spolku, ale bez sebemenšího ohlasu. A přece se Mendel postulováním svých tří zákonů – o uniformitě míšenců, o štěpení znaků a o volné kombinovatelnosti vloh – stal zakladatelem moderní vědy o dědičnosti.
Mendel tak zemřel jako vědec zcela neznámý, oproti jiným však měl přece jen štěstí. 35 let po jeho smrti objevili jeho práci nezávisle na sobě tři přední genetici a svorně mu jeho zásluhy přiznali.