Biografia Era il fratello del incisore Wilhelm Friedrich Gmelin (1760-1820). Studiò medicina e scienze naturali presso le università di Strasburgo e Erlangen, ricevendo il dottorato presso l'omonima università nel 1784. Dopo la laurea, lavorò come insegnante di storia naturale al liceo di Karlsruhe, incarico che ha mantenuto per 50 anni . Tra i suoi allievi più noti c'era Alexander Braun. A Karlsruhe fu anche direttore del giardino botanico e fu responsabile della collezione di storia naturale.
Fu l'autore della opera formata da tre volumi dal titolato Flora badensis Alsatica (1805-1808).Flora Badensis Alsatica OCLC WorldCat Alcune piante con l'epiteto specifico di gmelinii furono chiamati in suo onore.Etymological Dictionary of Grasses by Harold T. Clifford, Peter D. Bostock The name "gmelinii" is also used to commemorate naturalist Johann Friedrich Gmelin (1784–1804).
Sua figlia Karoline sposò il generale badense Friedrich Hoffmann.
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