Gunilla Herolf är fil dr i statsvetenskap (Stockholms Universitet). Hennes forskningsområden är europeisk integration, europeiskt säkerhetspolitiskt samarbete med tonvikt på Frankrike, Storbritannien och Tyskland, EU och Nato, nordisk säkerhet samt transatlantiska relationer. Mycket av hennes forskning har skett inom europeiska nätverk.
Gunilla Herolf har tidigare varit senior research fellow vid Utrikespolitiska Institutet (UI), där hon arbetade mellan 1988 och 2007. Hon har också varit senior researcher vid Stockholms Fredsforskningsinstitut (SIPRI) 2007 - 2012. Hon har undervisat vid Stockholms Universitet och vid Shandong University, Jinan, Kina och därutöver hållit en lång rad föreläsningar vid universitet osv.
Gunilla Herolf är ledamot av Kungl Krigsvetenskapsakademien sedan 2000 och var andre styresman 2010 - 2014. Hon var styrelsemedlem i the Trans European Policy Studies Association (TEPSA) mellan 2000 och 2016 och medlem av steering committee för the Euro-Mediterranean Study Commission (EuroMeSCo) 2005 – 2016. Mellan 2008 och 2011 var hon medlem av Wissenschaftlicher Beirat vid Institut für Friedensforschung und Sicherheitspolitik an der Universität Hamburg (IFSH).
2007 blev Gunilla Herolf medlem av Utrikespolitiska Samfundet (2018 medlem av valberedningen). Sedan 2015 är hon ordförande i redaktionskommittén för Allmänna Försvarsföreningens tidskrift ”Vårt Försvar”.