La formation qu'il obtient au Collège Ste-Marie – qui lui a appris, selon lui, à penser – conduit Gaston de Lamirande à la Faculté des sciences, où, sous la direction du professeur Lucien Piché, il obtient successivement la M.Sc. et le Ph.D. (1949) en chimie. Des circonstances tout à fait fortuites l'amènent alors à accepter le poste de chercheur que lui propose l'Institut du cancer de Montréal, dont les protagonistes sont Louis-Charles Simard et Antonio Cantero de l'Hôpital Notre-Dame. À partir de ce moment, sa carrière est toute tracée. Ses travaux sur la désoxyribonucléase donnent lieu à de nombreuses publications, parmi lesquelles il convient de souligner une de ses toutes premières parue dans Science. La haute qualité des travaux de Gaston de Lamirande lui attire d'importantes subventions, dont celles en provenance de l'Institut national du cancer du Canada.

Le doyen Bois, de la Faculté de médecine, désireux de voir se développer la recherche en milieu hospitalier, confie à Gaston de Lamirande, rattaché alors au Département de biochimie, le poste de vice-doyen à la recherche. Il y exerce pendant huit ans une influence tout à fait remarquable. Puis, c'est à titre de vice-doyen à la Faculté des études supérieures (1983-1989) qu'il continue de promouvoir le développement de la recherche dans chacune des unités de l'établissement.

Chercheur de renommé internationale par ses travaux et catalyseur du développement de la recherche à la Faculté de médecine, Gaston de Lamirande a joué un rôle de tout premier plan à cette époque où l'Université commençait à prendre sa juste place.