Originaire de Cahus (Lot) où il est né en octobre 1918, Gaston Mialaret se destine à l'enseignement. Il passe son brevet supérieur et le baccalauréat à l'école normale de Cahors dans le Lot, puis, en 1939, il commence sa carrière comme instituteur à Figeac dans le même département.

Démobilisé, il enseigne les mathématiques au lycée d'Albi (Tarn), matière qu'il a antérieurement étudiée à l'université de Toulouse (Haute-Garonne). Après la seconde guerre mondiale, il devient inspecteur à l'école normale supérieure de Saint-Cloud (Hauts-de-Seine), en parallèle, il obtient à la Sorbonne une licence de psychologie. Nommé assistant à Saint-Cloud, il fonde en 1948 le premier laboratoire de psychopédagogie.

En 1953, il entre à l'université de Caen (Calvados), où il développe l'enseignement de la psychologie notamment par la création d'un cursus et d'une licence. En 1967, la chaire des sciences de l'éducation remplace la chaire de psychologie, avec la contribution de Maurice Debesse (1903-1998) à la Sorbonne et de Jean Château (1908-1990) à l'université de Bordeaux, puis les sciences de l'éducation s'institutionnalisent dans les universités françaises. De plus, les sciences de l'éducation sont une discipline universitaire qui représentent la 70e section du Conseil national des universités.

Par ailleurs, en 1957 Gaston Mialaret soutient deux thèses centrées sur l'enseignement des mathématiques et la formation des professeurs de mathématiques. Des années 1964 à 2011, il publie une quinzaine d'ouvrages sur les sciences de l'éducation, la psychopédagogie ou l'histoire de l'éducation, dont certains traduits dans une dizaine de langues différentes. Un temps, il est membre du comité de rédaction de la Revue française de pédagogie puis directeur du Bulletin de psychologie durant un an.

De 1962 à 1969, il succède à Henri Wallon (1879-1962) à la présidence du Groupe français d'éducation nouvelle (GFEN), puis il participe à la création de l'Association des enseignants-chercheurs en science de l'éducation (AECSE) qu'il préside de 1976 à 1982, enfin il prend la direction du Bureau international de l'éducation (BIE) auprès de l'UNESCO à Genève (Suisse) de 1987 à 1988. Il est aussi expert-consultant de l'UNESCO, des Nations-Unies, du Conseil de l'Europe et de l'organisation des États américains.

En 1980, Gaston Mialaret devient commandeur dans l'ordre des Palmes académiques, ainsi que commandeur de la Légion d'honneur en 2014.

Gaston Mialaret décède à Garches (Hauts-de-Seine) le 30 janvier 2016 à l'âge de 97 ans.