Zugleich mit seiner Gärtnerlehre im Berliner Botanischen Garten absolvierte M. die Gärtnerlehranstalt Wildpark bei Potsdam. In der Potsdamer Königlichen Gartendirektion wurde er von Peter Joseph Lenné 1840 angestellt und galt bald als dessen bester Zeichner. M. arbeitete u. a. als Hofgärtner in Sanssouci. Als erster Direktor des 1870 gegründeten Gartenbauamts der Stadt Berlin, gestaltete er die Grünanlage des Kleinen Tiergartens, des Volksparks Humboldthain, des Gartenplatzes und des Köllnischen Parks. Außerdem erfolgten nach seinen Plänen die Gestaltung des Friedrichshains und des Treptower Parks. 1860 veröffentlichte M. das Lehrbuch der schönen Gartenbaukunst. Die Gustav-Meyer-Allee und die Gustav-Meyer-Straße (Zehlendorf) sind nach ihm benannt. Zudem befinden sich eine Büste im Treptower Park und im Friedrichshain sowie eine Gedenktafel im Humboldthain für M.