Dopo la laurea in architettura alla Cornell University (1957), parte per l’Europa e in Francia conosce il celeberrimo e da lui ammiratissimo Le Corbusier, le cui tendenze vengono riprese da Meier e da altri architetti nel gruppo noto come Five Architects o White Architects.
Negli anni seguenti collabora con importanti studi di architettura, come lo Skidmore, Owings & Merrill (SOM) e quello di Marcel Breuer (1958-63). Nel 1967 si occupa della riqualificazione di alcune vecchie strutture nel Greenwich Village di Manhattan.
La sua affermazione su scala internazionale avviene nel corso degli anni ’80 con i suoi più celebrati interventi per il Getty Center di Los Angeles, l’High Museum of Art di Atlanta e con il riconoscimento dell’importante Pritzker Prize.
Tra il 1998 e il 2003 ha realizzato la Parrocchia di dio Padre Misericordioso nel quartiere di Tor Tre teste a Roma e, sempre nella stessa città, nel 2006 ha inaugurato il Museo dell’Ara Pacis con la nuova struttura per il monumento d’età augustea.