Gaye Tunç Demir, Boğaziçi Üniversitesi'nde lisans ve yüksek lisans eğitimini tamamladıktan sonra, doktora derecesini Koç Üniversitesi'nde Fizik alanında almıştır. Kuantum mekaniği ve parçacık fiziği üzerine uzmanlıkları bulunmaktadır.