Axel Meyer wurde bereits mit 29 Jahren zum Assistenzprofessor an der State University in New York berufen und erhielt im Alter von 33 Rufe an das Imperial College in London, die Humboldt Universität Berlin und die Universität Regensburg. Mit 36 Jahren nahm er einen Ruf an die Universität Konstanz an. Meyer beschäftigt sich unter anderem mit der Fragestellung, durch welche Prozesse neue Arten entstehen. In seinen Arbeiten hat er nicht nur eine Reihe von Problemen wie beispielsweise die Evolution der extrem artenreichen Radiationen von Buntbarschen in Ostafrika gelöst, sondern auch die empirische Erkenntnis etabliert, dass Artenbildung auch ohne geographische Barrieren stattfinden kann.

In jüngerer Zeit war er ein Pionier in der Verwendung von vergleichenden genomischen Daten zur Untersuchung der genetischen Basis von Adaptionen und morphologischer Komplexität. So hat er erfolgreich die Brücke zwischen phänotypischen und genetischen Aspekten der Evolution geschlagen. Viel seiner sehr zahlreichen Publikationen wurden entsprechend in den führenden wissenschaftlichen Zeitschriften publiziert und sehr häufig zitiert. Axel Meyer erhielt für seine Arbeiten eine Vielzahl von Auszeichnungen und ist seit 2009 Leopoldina-Mitglied in der Sektion Organismische und Evolutionäre Biologie. Im gleichen Jahr wurde er mit der Carus-Medaille der Leopoldina ausgezeichnet.