آیت الله محمدی گیلانی در 6 سالگی به مکتب خانه رفت و قرآن مجید و کتاب‌های معمول در ادبیات فارسی را فرا گرفت. سپس در سال 1315 به دبستان رفت و با تأسیس نخستین دبستان دولتی در نزدیکی روستای "دعوی سرا" در کلاس سوم دبستان پذیرفته شد. با به پایان بردن دوره دبستان و شروع جنگ جهانی دوم در سال 1320، وی مجبور به ترک مدرسه شده و چند سال به کشاورزی مشغول شد.    دوران تحصیل در حوزه آیت الله محمدی گیلانی در سال 1323 همزمان با تأسیس حوزه علمیه "رودسر" توسط " حجت الاسلام حاج سید محمد هادی روحانی"‌ به حوزه علمیه "رودسر" رفت و "جامع المقدمات" را فرا گرفت. سپس در سال 1325 به حوزه علمیه قم عزیمت نمود و به تکمیل دروس "ادبیات" و فراگیری دروس دوره "سطح"‌ پرداخت. با پایان یافتن دوره "سطح"، در کلاس درس خارج "آیت‌الله العظمی بروجردی(ره)" شرکت کرد و در مدت 12 سال کتاب "صلوة"‌ را در محضر ایشان به اتمام رساند و به موازات آن در درس "اصول فقه" امام خمینی(ره) نیز حضور پیدا کرد. در طول تحصیل در حوزه قم در درس "اسفار" و "شفا"ی "علامه سید محمدحسین طباطبایی"‌ نیز به مدت 7 سال شرکت نمود.  

با استناد به کتب "مرکز اسناد انقلاب اسلامی" آیت الله محمدی گیلانی با حضور در جلسات جامعهٔ مدرسین و امضای اعلامیه‌ها و نامه‌های آن و نیز سخنرانی‌ها و افشاگری‌ها سهم بسزایی در پیروزی انقلاب داشت. وی در انتشار رسالهٔ امام(ره)، همراه دیگر شاگردان معظم له فعالیت می‌کرد. در انتشار این رساله، آیت‌الله گیلانی به همراه "آیت الله عباس محفوضی" در نوشتن بخش "طهارت" رسالهٔ فارسی "نجاة‌العباد"، که زیر نظر امام(ره) نوشته می‌شد، سهیم بود. پس از انتشار اعلامیهٔ حضرت امام(ره) علیه لایحهٔ انجمن‌های ایالتی و ولایتی در سال 1341، آیت‌الله محمدی گیلانی از جمله افرادی بود که اعلامیه‌ها را در استان‌های گیلان و مازندران، به‌ویژه شهرهای چالوس، تنکابن، بندر انزلی و… پخش کرد.    مهمترین فعالیت‏ها و اعلامیه‌های منتشر شده توسط آیت الله گیلانی  - پس از حملهٔ مأمورین رژیم به حرم حضرت معصومه در بهمن‌ماه سال 1343 و دستگیری جمعی از طلاب به جرم اعتراض به ادامهٔ تبعید امام خمینی(ره)، نسبت به آن اعتراض کرد و سپس همراه با مدرسین دروس دینی حوزهٔ علمیه قم با ارسال نامه‌ای به "امیر عباس هویدا" نخست وزیر وقت، خواستار اطلاع‌رسانی از وضعیت امام خمینی(ره) شد.   - در پی انتقال امام خمینی(ره) از ترکیه به نجف اشرف همراه با طلاب علوم دینی آذربایجانی در حوزهٔ علمیهٔ قم با ارسال تلگرافی به خدمت امام(ره)، ورود ایشان را به نجف اشرف تبریک گفتند و ضمن اعتراض به تبعید ایشان از حضور ایشان در نجف اشرف اظهار مسرت کردند. (با استناد به کتاب "نهضت روحانیون مبارز ایران" ج 5، صفحه 207 و "اسناد انقلاب اسلامی" ج 3، صفحه 168ـ 171- 173- 178 و کتاب "امام خمینی در آیینهٔ اسناد…، ج 3، صفحه 281ـ 285 و "سیر مبارزات امام در آیینه…، ج 5، صفحه 372ـ 369)   - پس از بازداشت جمعی از روحانیون از جمله "آیت الله ربانی شیرازی"، "آیت الله آذری قمی"، "آیت الله منتظری" و… همراه با روحانیون حوزهٔ علمیهٔ قم، با ارسال نامه‌ای به مراجع تقلید در عراق و ایران، خواستار دخالت آنان در پایان دادن به دستگیری روحانیون شد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 195ـ 198)   - در فروردین‌ماه 1345 و پس از بازداشت جمعی از روحانیون از جمله "آیت الله ربانی شیرازی"، "آیت الله آذری قمی"، "آیت الله منتظری" و… همراه با روحانیون حوزهٔ علمیهٔ قم، با ارسال تلگرامی به آن روحانیون ضمن محکومیت اقدام رژیم، نگرانی خود از بازداشت آنان اعلام کرد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 199ـ 200)   - در پی حملهٔ عوامل رژیم به مردم تبریز در 29 بهمن‌ماه 1356، همراه با روحانیون مبارز، اعلامیه‌ای در محکومیت آن صادر کرد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 248 ـ 251)   - در 16 فروردین‌ماه 1357 همراه با اساتید و مدرسین دروس دینی حوزهٔ علمیهٔ قم با ارسال نامه‌ای به "آیت‌الله صدوقی یزدی"، اقدام رژیم را در سرکوب تظاهرات مردم یزد، محکوم کردند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 267 ـ 268)   - در 25 فروردین‌ماه 1357 همراه مدرسین دروس دینی حوزهٔ علمیهٔ قم با صدور اعلامیه‌ای با اشاره به اقدامات ضد دینی رژیم، به افشاگری علیه آن پرداختند و با برشمردن اقدامات رژیم، آن را مورد انتقاد قرار دادند و ضمن تجلیل از فداکاری‌های مردم در راه دفاع از اسلام، پیروزی جنبش اسلامی را مسألت کردند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 269 ـ 272)   - در پی حملهٔ عوامل رژیم به بیت آیات عظام "شریعتمداری" و "گلپایگانی" همراه با روحانیت مبارز، اقدام رژیم را محکوم کردند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 291 ـ 292 و 296 ـ 299)   - در مردادماه سال 1357 و در پی حمله مأموران رژیم به اجتماع مردم در مشهد، همراه با جمعی از روحانیون مبارز با صدور اعلامیه‌ای آن را محکوم نمودند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 229ـ 331)   - در چهلمین روز حادثهٔ 17 شهریورماه 1357 تهران، همراه با جمعی از علمای حوزهٔ علمیهٔ قم، روز 24 مهرماه 1357 را در اعتراض به رژیم و نیز یادبود شهدا، عزای ملی اعلام کردند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 403 ـ 405)   - در 8 آبان‌ماه 1357 همراه با روحانیت مبارز تهران، با صدور اعلامیه‌ای توطئه‌های رژیم را برای ایجاد تفرقه بین مردم محکوم کردند و با اشاره به اتفاقات رخ داده در اقصی نقاط کشور و سرکوبی تظاهرات و راهپیمایی‌های مردمی، آن را محکوم نموده از رژیم به شدت انتقاد کردند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 418 ـ 420)    - با روی کار آمدن دولت نظامی "ازهاری" همراه روحانیت مبارز آن را محکوم کردند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 425 ـ 428)    در 9 آذرماه 135، با صدور اعلامیه‌ای همراه اساتید و فضلای حوزهٔ علمیهٔ قم، ضمن اعلام همبستگی با کارکنان اعتصابی شرکت نفت، روز 4 آذرماه را "روز همبستگی با کارگران و کارمندان اعتصابی شرکت نفت" اعلام کردند و سپس همراه با روحانیت مبارز، مردم را به شرکت گسترده در تظاهرات تاسوعا و عاشورا فراخواندند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 449 ـ 450 و 478)   - در 12 آبان‌ماه 1357 با صدور اعلامیه‌ای، ضمن محکومیت اقدام رژیم در سرکوبی تظاهرات مردم تهران در اول محرم و نیز به شهادت رساندن شهید ابوتراب عاشوری در بوشهر، اعلام کردند که روز جمعه 24 آبان‌ماه 1357 در مسجد "اعظم "مجلس ختمی به این مناسبت برگزار خواهند کرد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 481 ـ 482)   - در پی حملهٔ مأموران رژیم به اجتماع مردم اصفهان و نجف‌آباد در 11 محرم 1357 همراه با روحانیت مبارز تهران و مدرسین حوزهٔ علمیهٔ قم در اعلامیه‌ای ضمن محکومیت رژیم 27 آذر/ 17 محرم را عزای عمومی اعلام کردند. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامیبا استناد به، ج 3، صفحه 490 ـ 491)    - در 25 آذرماه 1357 همراه با اساتید و فضلای حوزه علمیه قم با صدور اعلامیه‌ای با اشاره به شهادت "شیخ ابوتراب عاشوری دشتی" در بوشهر در محرم 1357، ضمن محکومیت آن اقدام رژیم، اعلام کردند که به مناسبت یادبود آن شهید، مجلس ختمی در جمعه 14 محرم در مسجد "اعظم" قم برگزار خواهند کرد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 507)   - در 7 دی‌ماه سال 1357 و در سالگرد قیام 19 دی‌ماه 1356 در قم، با انتشار اعلامیه‌ای مردم را به شرکت در تظاهرات در سالگرد آن حادثه دعوت کرد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 519 ـ 521)   - در 10 دی‌ماه سال 1357، با صدور اعلامیه‌ای و به مناسبت شهادت دکتر "کامران نجات‌اللهی"، از مبارزات دانشگاهیان اعلام پشتیبانی نمود. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 522)   - در پی هجرت امام خمینی(ره) به پاریس در نامه‌ای به "ژیسکاردستن" رئیس‌جمهور فرانسه ضمن تجلیل از امام، خواستار احترام به امام خمینی(ره) از طرف آن دولت شد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 525)   - در دی‌ماه 1357 همراه با مدرسین حوزهٔ علمیهٔ قم مردم را به شرکت گسترده در تظاهرات روز 16 دی‌ماه دعوت کرد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 528 ـ 529)   - با روی کار آمدن دولت "بختیار" با صدور اعلامیه‌ای همراه با مدرسین حوزهٔ علمیهٔ قم به افشاگری ترفندهای شاه پرداخت و آن را محکوم و به آن مناسبت روز 18 دی‌ماه را عزای عمومی اعلام کرد. (با استناد به "اسناد انقلاب اسلامی"، ج 3، صفحه 532 ـ 535)  

حاکم شرع و رییس دادگاه‌های انقلاب اسلامی به امر رهبر کبیر انقلاب  عضو و دبیر شورای نگهبان نماینده حضرت امام (ره) در دانشگاه‌ها ریاست شورای مرکزی نمایندگان حضرت امام(ره) در دانشگاه‌ها رئیس هیأت عفو حضرت امام(ره) عضو مجمع تشخیص مصلحت نظام عضو شورای بازنگری قانون اساسی نماینده مردم تهران در سه دوره مجلس خبرگان رهبری رئیس دیوان عالی کشور  

در دور اول تشکیل شورای نگهبان و بعد از قرعه کشی از میان شش تن از فقها،‌ آیت الله محمدی گیلانی به عنوان یکی از فقهای شورای نگهبان منصوب شد. در دور دوم انتصاب در شورای نگهبان در سال 1367 نیز آیت الله محمدی گیلانی در سمت خود ابقا شد و در دور سوم شورای نگهبان آیت الله هاشمی شاهرودی جایگزین آیت الله محمدی گیلانی شد.   

دو تن از فرزندان آیت الله محمدی گیلانی در جریان بلوای منافقین در خردادماه سال 1360، به همراه عده زیادی از منافقین دستگیر شدند. در آن زمان، آیت الله محمد محمدی گیلانی که به دستور امام(ره) ریاست دادگاه‌های انقلاب را بر عهده گرفته بود؛ شخصاً محاکمه فرزندان خود را انجام داد و دو تن از پسرانش را به سبب فعالیت‌های ضد انقلابی، به اعدام محکوم کرد.  

آیت الله محمدی گیلانی بسیاری از کتب دوره‌ی "سطح" در "فقه و اصول" و "حکمت و تفسیر" را بارها تدریس کرده و مدرس "فقه" و "اصول" در سطح عالی و استاد دانشگاه‌های تهران و امام صادق (ع) بوده است. 

قضا و قضاوت در اسلام حقوق کیفری در اسلام  شرح زیارت اربعین ‌شرح مناجات شعبانیه المعاد فی الکتاب و السنه الامامه و الخلافه فی الکتاب و السنه شرح زیارت امین الله  تکملة شوارق الالهام حدیث الطلب و الارادة  قرآن و سنن الهی در اجتماع بشر  درس‌های اخلاق اسلامی  امام راحل و فقه سنتی  خلق جدید پایان‌ناپذیر (ترجمه رساله "قوه و فعل" علامه طباطبائی)  ترجمه کتاب شفاء اسم مستأثر در وصیت امام و زعیم اکبر سروش قلم (مجموعه مقالات)  شرح زیارت وارث  در سایه حکمت (ترجمه و شرح گزیده‌ای از سخنان حکمت‌آمیز امیر مؤمنان علی(ع))   مقالات "وجوه شرعی در نظام اسلامی" "بیمه" و "موسیقی"‌  

آیت‌ الله محمد محمدی گیلانی که از 30 اردیبهشت ماه سال 1393 به دلیل مشکل ریوی در بخش آی.‌سی.یو یکی از بیمارستان‌های تهران بستری شده بود شامگاه روز 17 تیر ماه همان سال دار فانی را وداع گفت. مراسم تشییع پیکر ایشان صبح روز 19 تیرماه از روبروی مدرسه عالی شهید مطهری برگزار شد. آیت‌ الله جنتی، حجت‌ الاسلام محمدی گلپایگانی، حجت‌ الاسلام حسن خمینی، حجت‌ الاسلام رئیسی معاون اول قوه قضاییه، علوی وزیر وقت اطلاعات، حجت‌ الاسلام منتظری رئیس دیوان عدالت اداری، آیت‌ الله گرکانی رئیس دیوان عالی، مصباحی مقدم، محمدرضا باهنر نایب رئیس مجلس نهم، علاءالدین بروجردی رئیس کمیسیون امنیت ملی و سیاست خارجی مجلس نهم، پورمحمدی وزیر دادگستری دولت یازدهم، نوبخت سخنگوی دولت یازدهم، جنتی وزیر ارشاد و برخی دیگر از چهره‌های سیاسی و قضایی در این مراسم حضور داشتند. پیکر آیت الله محمدی گیلانی پس از تشییع در مدرسه عالی شهید مطهری از تهران به قم منتقل شده و در حرم مطهر حضرت معصومه (سلام الله علیها) به خاک سپرده شد.