Árkoson született egyszerű földműves család gyermekeként. A kolozsvári unitárius kollégium elvégzése után az ottani egyetemen tanult, ahol bölcsészettudományi doktorátust szerzett. Grazi tanulmányai után tíz esztendeig a kolozsvári állattani Intézetben dolgozott, majd Münchenben és Wartburgban végzett állattani kísérleteket.
Gelei 1912-1919-ig a kolozsvári egyetem tanára volt. 1914-ben az összehasonlító sejttan tárgyköréből magántanári képesítést nyert. 1919-1924-ig a kolozsvári unitárius kollégiumban tanított, majd az Erdélyi Múzeum őreként tevékenykedett. 1924-ben kinevezték a szegedi Ferencz József tudományegyetem általános állattani és összehasonlító bonctani tanszék professzorává. Több ízben volt dékán és rector.
1940-1945-ig Gelei ismét a kolozsvári egyetem tanszék vezetője. 1945 után pedig a szegedi egyetem tanára. Két ízben kapott meghívást a budapesti egyetemre, de ezeket nem fogadta el.
Gelei több előadást tartott külföldön. Részt vett a hazai biológiai kutatás ujjászervezésében. Tudományos munkásságával elnyerte a Marcibányi és az Akadémia Vitéz-díját. Tagja volt a Magyar Tudományos Akadémiának és az Unitárius Irodalmi Társaságnak.
1941-45-ig az unitárius egyház főgondnoka volt. Meglátogatott több egyházközséget, ahol előadásokat is tartott. Támogatta a fiatal lelkészeket munkáik megjelentetésében. Kezdeményezője volt az egyháztársadalom megújításának és a népből sarjadt fiatal tehetségek támogatásának. Megalapította a Berde Bizottságot, melynek célja a nép fiai közül kiválasztani az arra alkalmas középiskolai és iparos tanulókat. Gelei szaktekintély volt a véglénykutatás, a citológia és a gerinctelenek mikrotechnikája terén. Nevéről számos újonnan felfedezett élőlényt neveztek el. Több, mint 100 tanulmánya és önálló munkája jelent meg.
Gelei halálának 30 éves évfordulóján a szegedi József Attila tudomány - emlékére - kiállítást rendezett. Azt megelőzően, halálának 25. évfordulóján a Magyar Orvostörténelmi Társulat, a szegedi Akadémiai bizottság és a szegedi Orvostudományi Egyetem Tudományos szakcsoportja emlékezett meg munkásságáról.
Fölhasznált irodalom:
Márki Sándor: "A m.kir. Ferencz József Tudományegyetem története 1872 -1922-ig." 1922.
- : "Gelei József." Pásztortűz. 1924.
- : "Gelei József." Unitár. Evangélium. 1935. 6. sz.
- : "Unitáriusok a magyar életben." Unitár. Közlöny. 1944. jan.
Bátyai Jenő: "Lapok a szegedi tudomány és technika történetéből.". Délmagyarország. 1976.
Kádár Zoltán : "ˇMegemlékezés Gelei József professzorról." Unitár. Élet. 1977. okt-dec.