En 1855, tras graduarse en la Ecole Central des Arts et Manufactures, fue contratado por una empresa belga especializada en ferrocarriles; trabajando en ella pasó varios años en el suroeste de Francia, como supervisor de las obras del puente del ferrocarril sobre el Garona, en Burdeos.En 1864, establecido como constructor y dueño de su propia compañía, se dedicó exclusivamente a los trabajos con estructuras de hierro; diseñó, sobre todo, puentes para el ferrocarril. Esta actividad resultaba especialmente importante en una época en la que la expansión de este medio de transporte determinó la necesidad de construir puentes capaces de soportar el peso cada vez mayor de unas locomotoras que paulatinamente iban alcanzando mayor velocidad. Entre 1867 y 1869, Eiffel construyó cuatro viaductos en la línea férrea entre Gannat y Commentry.
Eiffel trabajó en estructuras como la Galerie des Machines para la Exposición París de 1867, las estaciones de ferrocarril de Toulouse y Agen, y el puente Pia María sobre el Duero, en Oporto, Portugal (1877), provisto de un arco de 160 metros de anchura. Después, en 1884, el propio Eiffel superaría este récord en el viaducto del Garabit sobre el río Truyére, en la región de Cantal, al sur de Francia; con sus 120 metros fue durante muchos años el más alto del mundo.También proyectó la estación de ferrocarril de Pest, en Hungría y la cúpula del observatorio de Niza.
Paralelamente tuvieron enorme éxito sus diseños para puentes portátiles, que se vendían desmontados en piezas por todo el mundo. Sin embargo, las dos obras que le dieron fama imperecedera fueron la estatua la Libertad y la torre Eiffel. Las posibilidades de la arquitectura metálica alcanzaron su punto culminante con la construcción de esta torre, con 1.665 escalones para llegar hasta su cumbre, la más alta de la época. En este sentido, las investigaciones del ingeniero en el campo de las vigas de celosía y de su resistencia al viento resultaron fundamentales.
Los estudios sobre el proyecto comenzaron en 1884; su construcción en la explanada del Campo de Marte el 1 de julio de 1887 y se terminó 26 meses más tarde en 1889. Construida para la Exposición Universal en conmemoración del centenario de la Revolución Francesa, sin errores, sin accidentes y retrasos, con la intervención de unos 250 obreros, la torre fue inaugurada el 31 de Marzo de 1889.
Gustave Eiffel fue asistido en la construcción por los ingenieros Maurice Koechlin (1856-1946) y Emile Nouguier (1840-1898), y por el arquitecto Stephen Sauvestre (1874-1919). Como material básico se empleó hierro forjado y colado sin revestir, erigido bajo la forma de 18.038 piezas entrecruzadas fijadas por 2.500.000 remaches, con un peso total de 10.100 toneladas. En función de la naturaleza puramente estética de la torre, Eiffel la coricibió como una estructura abierta, elemento que le proporcionó una mayor ligereza.
Gracias al original entramado de las vigas, incluso con vientos huracanados, la torre nunca oscila más 12 centímetros. Para anclar la estructura en el suelo, Eiffel colocó cuatro pilares utilizando un sistema de prensa hidráulica que ya había experimentado en la construcción de algunos de sus puentes. La torre se sustenta sobre grandes arcos parabólicos y carece de funcionalidad alguna. Los ascensores acristalados, diseñados por la estadoudinense Otis Elevator Company, contribuyeron a hacer del monumento una de las principales atracciones turísticas del mundo. Durante cierto tiempo, la torre corrió el peligro de ser desmantelada, ya que fue considerada por muchos como una abominación de la arquitectura moderna. Especialmente ofendidos se mostraron algunos intelectuales y artistas, como el poeta Paul Valéry (1871-1945).
La polémica alcanzó su punto culminante en 1887, con la aparición de manifiesto titulado "Protesta de artistas" en el periódico Lé Temps. En él, personalidades de renombre del mundo de la cultura solicitaban el abandono del proyecto en estos términos: "Escritores, escultores, pintores y amantes apasionados de la belleza hasta ahora intacta en París, venimos a protestar con todas nuestras fuerzas y con toda nuestra indignación en nombre del gusto francés despreciaclo y en el nombre del arte y la historia francesa amenazados en contra de la erección en pleno corazón de nuestra capital de la inútil y monstruosa torre Eiffel.
¿Hasta cuándo la ciudad de Paris se asociará a las barrocas y mercantiles imaginaciones de un constructor de máquinas para deshonrarse y afearse inseparablemente? Pues la torre Eiffel, que ni siquiera la comercial América querría, es, no lo dudéis, la deshonra de Paris". Sin embargo, las pruebas de transmisión radiofónica efectuadas por la armada francesa antes de la fecha fatídica del proyecto de demolición, salvaron finalmente la torre. Actualmente, diferentes cadenas de televisión francesa han instalado sus antenas en la cumbre de la torre.
Originalmente, la torre medía 312.27 metros en 1889 y hoy mide 324 metros, con sus antenas. La altura de una construcción férrea tan enorme no puede ser igual a cualquier temperatura. Una varilla de hierro de 300 metros de longitud se alarga 3 milímetros cuando se calienta 1 grado. Cuando hace sol y calor, el hierro de la torre se calienta durante el verano, cuando las temperaturas alcanzan los 40º C, mientras que en los días de lluvia y fríos, la temperatura desciende hasta los 10º C, y en invierno hasta 0º C e inclusive hasta -10º C. Esto implica que la altura de la torre puede variar hasta 12 centímetros, dependiendo del clima.
Las mediciones directas han revelado que la torre Eiffel es más sensible a las variaciones de la temperatura que el aire, es decir, se calienta y enfría con más rapidez que éste. Estas variaciones de altura en la torre Eiffel fueron apreciadas por medio de un alambre especial de acero al níquel, el cual tiene la propiedad de casi no variar de longitud al alterarse la temperatura. Es decir, que en los días de calor, la cúspide de la torre Eiffel se eleva sobre su altura un pequeño pedacito casi imperceptible a la vista, considerando el gran tamaño de la construcción.
