Nasce a Milano il 18 gennaio 1878 da famiglia non praticante e anticlericale. Conclusi gli studi liceali, si iscrive, nel 1896, alla facoltà di Medicina presso l’Università di Pavia. E’ forte la sua amicizia con Ludovico Necchi, già suo compagno di liceo, grazie al quale Edoardo inizia ad avere rapporti, non privi di vivace polemica, con gli universitari del Circolo Severino Boezio della Federazione Universitaria Cattolica Italiana (Fuci). 

Così, mentre inizia la sua ricerca scientifica, che mai abbandonerà nella vita, avvia un’altra ricerca fondamentale, anch’essa destinata ad appassionarlo sempre, quella della verità sull’uomo. La passione per la ricerca caratterizzerà tutta la vita di Gemelli e lo porterà a cercare sempre il confronto delle idee, delle esperienze, delle concezioni, accostando senza preclusioni uomini diversamente schierati. 

Fra gli uomini di scienza che inizia a frequentare già prima della laurea, conseguita nel 1902, ci sono anche sacerdoti – come il matematico e astronomo Pietro Maffi – e giovani di grande fede.  Nel novembre del 1903 Edoardo entra nel convento francescano di Rezzato (Brescia) e assume il nome di fra’ Agostino. Viene ordinato sacerdote il 14 marzo 1908. Nel 1909 insieme a Ludovico Necchi, a mons. Francesco Olgiati, ad Armida Barelli e a Ernesto Lombardo fonda la «Rivista di filosofia neoscolastica» e nel 1914 la rivista di cultura «Vita e Pensiero». 

Il 16 aprile 1919 Padre Gemelli, insieme all’on. Filippo Meda, costituisce l’Istituto di Studi Superiori Giuseppe Toniolo che diventa l’ente promotore dell’Università Cattolica.  Il 9 febbraio 1921 arriva l’approvazione di Benedetto XV e l’Università Cattolica viene inaugurata il 7 dicembre con due Facoltà: Filosofia e Scienze sociali. Nel Secondo Dopoguerra è nominato membro del consiglio superiore della  Pubblica Istruzione e si dedica allo sviluppo dell’Università Cattolica, di cui è nominato rettore a vita nel  1953 con decreto del presidente della Repubblica. Cura la formazione di una nuova generazione di allievi. Estende la ricerca sperimentale di base ad una serie di applicazioni nuove rispetto a quelle precedentemente avviate nel campo della psicologia del lavoro, della psicologia dello sviluppo, della psicologia clinica.  Forte la sua attenzione ai sistemi universitari di altri Paesi. L’attività saggistica di Gemelli abbraccia svariati campi come la teologia morale ed ascetica, la filosofia, oltre alla psicologia. Muore a Milano il 15 luglio 1959.