Il giovane Gaetano Giorgio Gemmellaro svolse i suoi studi a Napoli, all'Università Federico II. Qui si laureò in medicina, con la specializzazione in oftalmologia. Ma nel suo destino era scritto altro. A Napoli, infatti, conobbe Arcangelo Scacchi, che gli fece conoscere le Scienze Naturali. In particolare il nostro giovane eroe approfondì la geologia e la mineralogia. La sua passione ed i suoi studi lo portarono, ben presto, a tale livello da essere nominato  professore di geologia all'ateneo di Catania. Successivamente, nel 1858, detenne la cattedra di professore straordinario di geologia e mineralogia, nella medesima università.
Gemmellaro, in questo periodo, ebbe modo di frequentare il mondo universitario, ma anche europeo. Conobbe così l’inglese Charles Lyell, anch’esso geologo, con cui stipulò un accordo. Gemmellaro avrebbe svolto ricerche e analisi stratigrafiche sulla lava eruttata dall’Etna, in cambio dell’opportunità di pubblicare articoli scientifici sul prestigioso giornale inglese Geological Society of London.

Nel 1860, i suoi preziosi articoli gli valsero un incarico ufficiale dal governo inglese. Il compito: rilievi geologici da effettuare nelle isole Canarie. L’importanza del lavoro lo fece partire verso le isole nominate. Ma, a metà del tragitto, fu informato sullo sbarco di Garibaldi in Sicilia. L’opportunità di liberare la sua isola dal giogo borbonico, gli fece prendere la decisione di interrompere il viaggio e tornare indietro. Così, Gemmellaro, insieme al fratello Ferdinando, partecipò come garibaldino alla liberazione di Palermo. La scelta si rivelò azzeccata. Antonio Mordini, nominato prodittatore della Sicilia da Garibaldi, lo nominò, a sua volta, Segretario di Stato alla Pubblica Istruzione a cui seguì l’incarico di professore ordinario all'Università di Palermo.

Le sue ricerche successive lo portarono a creare una delle prime collezioni di geologia e di paleontologia. La quantità dei reperti  era tale che, alcuni anni dopo (nel 1866), giunse a dare vita al museo paleontologico e geologico di Palermo, che oggi porta il suo nome. Diversi furono i ritrovamenti di paleontologia da lui effettuati in Sicilia. Ad esempio, alcuni fossili paleozoici, che Gemmellaro analizzò e confrontò con fossili provenienti dalle Alpi, ma anche dal Tibet e dal Texas.

La sua autorevolezza gli fece rivestire il prestigioso ruolo di Rettore all’Università di Palermo per ben due volte. Fu pure Presidente, nel 1891, della Società Geologica Italiana, Gemmellaro raggiunse il suo culmine nel 1892, quando venne nominato senatore del Regno d’Italia.