Gerhard Röbbelen wurde am 10. Mai 1929 in Bremen geboren. Nach einer Lehre studierte er Landwirtschaft an der Universität Göttingen und Biologie an der Universität Freiburg. 1956 promovierte er bei dem bedeutenden Botaniker und Mutationsforscher Friedrich Oelkers in Freiburg. Die Habilitation erfolgte 1961 an der Universität Göttingen bei Arnold Scheibe. Nach einem Forschungsaufenthalt in den USA wurde er wissenschaftlicher Rat und Professor am Institut für Pflanzenbau in Pflanzenzüchtung der Universität Göttingen, das er ab 1967 als Direktor leitete. Die Emeritierung erfolgte 1994.
Seine wissenschaftliche Arbeit zeichnete sich durch eine ungewöhnliche Bandbreite aus. Gerhard Röbbelen war einer der Pioniere der Arabidopsis Forschung. Er war Gründer und Herausgeber des Arabidopsis Information Service und legte damit einen Grundstein für ihren Aufstieg zur Modellpflanze der (genombasierten) Pflanzenforschung. Danach widmete er sich der züchterischen Grundlagenforschung zahlreicher heimischer Kulturarten unter Anwendung neuester Technologien wie Mutationsauslösung, Zell- und Gewebekultur sowie molekularen Markern. Insbesondere sind aber seine Arbeiten am Ölraps hervorzuheben, mit denen er sich national und international einen herausragenden Ruf erwarb. Es war nicht zuletzt sein Verdienst in Zusammenarbeit mit seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und in enger Kooperation mit  Unternehmen der Züchtungswirtschaft, dass diese Kultur heute auf über einer Mill. Hektar in Deutschland angebaut wird.
Er betreute 88 junge Forscherinnen und Forscher als Doktorvater. Besonders hervorzuheben sind seine Verdienste in der Wissenschaftsorganisation. Er war Gründungsmitglied und späterer Präsident der Deutschen Gesellschaft für Genetik, Präsident der Deutschen Gesellschaft für Fettwissenschaft, Präsident der Europäischen Gesellschaft für Züchtungsforschung (EUCARPIA) und Mitglied in zahlreichen wissenschaftlichen Organisationen und Beiräten und er war viele Jahre Herausgeber der Zeitschrift Plant Breeding. Aufgrund seiner wissenschaftlichen Verdienste, aber auch seiner Verdienste um den Neuaufbau der Forschungslandschaft in den neuen Bundesländern wurden ihm Ehrendoktorwürden der Universität Kiel, der Universität Halle-Wittenberg sowie der Mendel Universität Brünn verliehen. Er war Mitglied der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen und der Deutschen Akademie der Naturforscherinnen und Naturforscher Leopoldina. 2001 erhielt er das Bundesverdienstkreuz Erster Klasse.