Gerd Leuchs Forschungsinteressen lagen zunächst in den Bereichen Atomspektroskopie, Laserphysik, Quantenoptik und nicht-klassisches Licht. Seine heutigen Schwerpunkte sind Nano-Optik und Mikroskopie, optische Kommunikation und Quanteninformationsverarbeitung mit Licht.

Leuchs wurde 1978 an der Ludwig-Maximilians-Universität München promoviert, wo er sich 1982 auch habilitierte. Von 1985 bis 1989 leitete er eine Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching. Seit 1994 ist Leuchs Professor am Physikalischen Institut der Universität Erlangen-Nürnberg. Ab 2003 leitete er dort eine Max-Planck-Forschungsgruppe für Optik, Information und Photonik. Seit ihrer Umwandlung in das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts im Jahr 2009 ist er dort Direktor einer Abteilung.

Der Herbert-Walther-Preis wird seit 2009 gemeinsam von der Optical Society of America (OSA) und der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) vergeben. Die mit 5.000 Euro dotierte Auszeichnung würdigt herausragende Beiträge in der Quantenoptik und der Atomphysik sowie hervorragende Leistungen in der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft. Gerd Leuchs ist nach Peter Zoller das zweite Leopoldina-Mitglied, das mit dieser Auszeichnung geehrt wird.