1961年11月出生于山东淄博，控制科学家，中国科学院院士、第三世界科学院院士、瑞典皇家工程科学院外籍院士，中国科学院国家数学与交叉科学中心主任。曾任中国科学院数学与系统科学研究院院长。

1982年郭雷从山东大学数学系毕业之后考入中国科学院系统科学研究所，先后获得硕士、博士学位；1984年硕士毕业后在留所工作，先后担任助理研究员、副研究员、研究员；1987年前往澳大利亚国立大学，进行博士后研究工作；1994年获得首届国家杰出青年科学基金资助；1998年担任中国科学院系统控制重点实验室主任；1999年担任中国科学院系统科学研究所所长；2001年当选为中国科学院院士；2002年当选为第三世界科学院院士；2003年担任中国科学院数学与系统科学研究院院长；2005年担任上海系统科学研究院院长；2007年当选为瑞典皇家工程科学院外籍院士；2014年担任第十二届全国人民代表大会常务委员会副秘书长。

郭雷长期从事系统与控制科学研究，特别是随机与不确定性动力系统的估计、滤波与控制理论等。现任中国科学院信息技术科学部主任，中国科学院学术委员会委员，中国科学院学部主席团成员，《中国大百科全书（第三版）·系统科学》主编，《国家科学评论》副主编，以及系统、控制与数学等领域国内外多份学术杂志编委、副主编或顾问等。

曾获“中国十大杰出青年”（1993），首届国家杰出青年科学基金（1994），中国青年科学家奖（1994），中国科学院自然科学奖（1995），国家自然科学奖（1987，1997），中国青年五四奖章（1999），国际自动控制联合会杰出服务奖（2011），苏步青应用数学奖（2018），亚洲控制协会杰出贡献奖（2024）等奖励与荣誉称号。