米德出生于美国加利福尼亚州贝克尔斯菲，在一个电力公司职员家庭长大，从小就对电子学有浓厚兴趣，高中时就自己组装收音机和电视机。1952年进入加州理工学院，在著名物理学家理查德·费曼的影响下学习物理学，1956年获学士学位，1957年获硕士学位，1960年获博士学位，博士论文研究微波激射器。毕业后他留校任教，在加州理工学院工作超过四十年，1980年成为工程与应用科学系Gordon and Betty Moore教授。

20世纪70年代初，英特尔联合创始人戈登·摩尔提出了著名的摩尔定律，预测集成电路上可容纳的晶体管数目大约每两年翻一番。米德是最早认识到摩尔定律深远影响的科学家之一，他创造了"摩尔定律"这一术语，并系统性地探索了VLSI设计的可能性。当时集成电路设计主要由手工完成，设计效率极低。米德与同事林恩·康韦(Lynn Conway)合作，发展了一套结构化VLSI设计方法论，引入了设计规则抽象、模块化设计和自顶向下的设计理念。1980年他们合著的《VLSI系统导论》成为该领域的经典教材，彻底改变了集成电路设计教育和实践。

米德的另一个重大贡献是神经形态计算。受生物神经系统的启发，他提出用模拟VLSI电路模仿神经元和突触的工作方式。他发明了浮栅MOS晶体管作为可编程突触，开发了能模拟视觉和听觉处理的硅视网膜和硅耳蜗芯片。他开创的神经形态工程领域，如今已成为人工智能硬件研究的重要方向，Intel的Loihi芯片、IBM的TrueNorth芯片都源于米德开创的研究路线。米德还发明了"硅编译器"——一种能将高级描述自动转换为芯片版图的设计工具，这是现代电子设计自动化(EDA)工业的基础之一。

米德是一位富有远见的思想家和教育家。他在80年代就指出，当晶体管尺寸缩小到几十纳米时，量子隧穿效应将使传统晶体管的工作方式失效，摩尔定律终将遇到物理极限，这一预言在2010年代逐步成为现实。他在加州理工学院培养了数十位成功的企业家和学者，创办了超过20家高科技公司，包括Synaptics(触控技术)、Impinj(RFID)、Foveon(图像传感器)等。米德是美国国家科学院院士、国家工程院院士、艺术与科学院院士，2002年获美国国家技术奖章，2022年获计算机历史博物馆费洛斯奖。他晚年转向引力物理学基础研究，提出了对广义相对论的新理解。