Matthias Gauly studierte an den Universitäten Bonn und Gießen Agrarwissenschaften (Vertiefung Nutztierwissenschaft) und Veterinärmedizin. Darüber hinaus promovierte er in beiden Disziplinen.
Zwischen 1998 und 2003 war er Assistenzprofessor am Institut für Tierzucht und Genetik an der Universität Gießen, wo er seine Habilitation in der Nutztierbiologie und -zucht (Venia legendi) erhielt. Danach wechselte er zum Department für Tierwissenschaften an die Universität Göttingen, wo er bis 2014 den Lehrstuhl für Produktionssysteme der Nutztiere inne hatte. Seit 2014 ist er Vorsitzender der tierwissenschaftlichen Arbeitsgruppe an der Fakultät für Agrar-, Umwelt- und Lebensmittelwissenschaften der Freie Universität von Bozen.
 

Neben den Universitätsaktivitäten ist er in verschiedenen Positionen tätig. Z.B. ist er Mitglied des wissenschaftlichen Beirats des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Mitglied des Vorstandes der Deutschen Landwirtschaftsgesellschaft (DLG), Präsident des Europäischen Vereinigung für Tierwissenschaften (EAAP) und Mitglied des Managementboards der Zeitschrift "Animal", Cambridge Press.