Έγινε το 1843 μοναχός στην πόλη Bruenn της επαρχίας Μαίρεν (σήμερα Τσεχία) και εργαζόταν εκεί από το 1849 ως καθηγητής Γυμνασίου. Στα χρόνια 1851-53 σπούδασε στη Βιέννη Μαθηματικά και φυσικές επιστήμες και στη συνέχεια επέστρεψε στο μοναστήρι όπου δίδασκε για 14 χρόνια.

Το 1856 άρχισε στον κήπο του μοναστηριού μακρόχρονες σειρές πειραμάτων, όπου διασταύρωνε διάφορες ποικιλίες φασόλια, αρακά κτλ. Στο διάστημα 8 ετών καλλιέργησε ο Μέντελ περί τις 28.000 φυτά και βάσει αυτών των αποτελεσμάτων διατύπωσε τα τρία απλά χαρακτηριστικά της κληρονομικότητας, την ομοιομορφία, το διαχωρισμό και την επικράτηση. Αυτοί οι κανόνες,, οι οποίοι αργότεραν πήραν το όνομα του σπουδαίου ερευνητή, δημοσιεύτηκαν το 1866 σε επιστημονικό περιοδικό στο Bruenn, αλλά δεν δόθηκε η πρέπουσα σημασία από την επιστημονική κοινότητα. Αυτή η επιφυλακτικότητα πιθανόν να σχετίζεται με κάποιες αλχημιστικές αντιλήψεις του Μέντελ. 

Το 1868 έγινε ο Μέντελ ηγούμενος στο μοναστήρι και διέκοψε τις έρευνές του, λόγω φόρτου διοικητικών εργασιών. Μόλις το 1900, δεκατέσσερα χρόνια μετά το θάνατό του, επανήλθαν στο προσκήνιο οι δημοσιεύσεις του και απετέλεσαν τη βάση για περαιτέρω μελέτες.