Enfant de l'Estaque, quartier populaire de Marseille, Gérard Meylan y fait très tôt la connaissance de Robert Guédiguian. L'acteur confiera à Télérama à propos de sa rencontre avec le futur réalisateur : "Robert jouait aux petits soldats sous la table de la cuisine, où sa mère faisait le repassage. Moi, j'avais six ans, j'étais venu vendre l'Humanité avec mon père, c'était un dimanche". La scène semble tout droit sortie d'un des nombreux films que les deux hommes tourneront ensemble, au fil d'un parcours où se mêleront amitié, cinéma et militantisme.
En 1972, Gérard Meylan devient infirmier de nuit, une profession qu'il continuera toujours d'exercer, parallèlement à son travail d'acteur. C'est en 1980 que Robert Guédiguian lui propose de jouer dans son premier long-métrage, Dernier été, dans lequel il a déjà pour partenaire Ariane Ascaride, l'épouse et égérie du cinéaste. Comme elle, Meylan sera à l'affiche de tous les films suivants du réalisateur, et notamment de A la vie, à la mort !, qui est une sorte d'hommage à la jeunesse des cinéastes à Marseille et qui recueille un joli succès critique en 1995. Mais c'est avec le "conte de l'Estaque" Marius et Jeannette, deux ans plus tard, que le grand public découvre l'univers de Guédiguian, et le solide gaillard pétri d'humanité qui incarne le personnage principal.
Gérard Meylan devient peu à peu l'alter ego du réalisateur marseillais, qui lui confie souvent des rôles d'observateur un rien désabusé, comme dans le sombre La Ville est tranquille. Une de ses prestations les plus mémorables reste pourtant celle de Marie-Jo et ses deux amours - en compétition au Festival de Cannes en 2002 - dans lequel il est l'amant passionné d'Ariane Ascaride.
Fidèle et exigeant, l'acteur se permet quelques rares incursions hors de la "famille" Guédiguian, chez des cinéastes engagés comme René Allio ou Jean-Henri Roger et dans des univers aussi personnels que ceux de Claire Denis ou Frédéric Videau. Il reste cependant dans le registre dramatique auquel il est habitué et incarne la plupart du temps des personnages sombres ou torturés. Il joue ainsi par exemple les pères assassins dans Variété française (2003) ou les anciens manifestants dans Code 68 (2005).
Il retrouve en 2004, en 2006, et en 2008 son auteur fétiche, respectivement pour Mon père est ingénieur, dans lequel il campe un personnage antipathique, raciste et violent, pour Le Voyage en Arménie, où il interprète Yervanth, et pour Lady Jane, où il incarne René, l'un des trois protagonistes de ce polar, aux côtés d'Ariane Ascaride et de Jean-Pierre Darroussin.
On ne change pas une équipe qui gagne. Robert Guédiguian réunit ainsi une nouvelle fois la sienne en 2009, Gérard Meylan en tête, pour le drame historique L' Armée du crime. L'acteur prend pour l'occasion les traits de l'Inspecteur Mathelin. Il participe par la suite au thriller Rapt de Lucas Belvaux (2009), avant de se glisser deux ans après dans la blouse du Thanato. Plus sombre que jamais, il endosse ainsi le rôle principal du film, premier long métrage réalisé par Frédéric Cerulli.