No pudo ingresar en la École Polytechnique y estudió en la École Centrale de París, en la que se graduó como Ingeniero en 1855. Poco después empezó a trabajar en una empresa de equipos para ferrocarriles.
En 1867 funda la consultora y constructora Eiffel et Cie. que adquirió un gran prestigio internacional en el uso del hierro, construyendo cientos de importantes estructuras (puentes, grúas, estaciones, etc.).
Con la ayuda del ingeniero belga Téophile Seyrig, se adjudicó una subasta internacional para diseñar y construir un viaducto de 160 metros de luz sobre el río Duero, entre Oporto y Vila Nova de Gaia, Portugal. Su propuesta usaba el "método de fuerzas", una técnica nueva para diseñar estructuras, creada por Maxwell en 1846. El Puente María Pía está constituido por un doble arco que sostiene la vía única de ferrocarril por medio de pilares que refuerzan todo el puente. La construcción fue bastante rápida y estuvo concluida en menos de dos años (5 de enero de 1876 - 4 de noviembre de 1877). Fue inaugurado por el rey Luis I y la reina María Pía. El puente se utilizó hasta 1991 (114 años) y se sustituyó por el nuevo puente de San Juan.[
También construyó el viaducto de Garabit en Truyère, que tuvo el arco de mayor luz de su época (165 m).
Su construcción más famosa es la Torre Eiffel. Construida entre los años 1887 y 1889 para la Exposición Universal de 1889 en París, Francia. Esta gran estructura de hierro, aparte de ser un símbolo parisino, llegaría a tener varios usos a lo largo de la historia. En plena Segunda Guerra Mundial se utilizó como antena para que los aliados pudieran espiar las maniobras del ejército Nazi. Por otro lado, no es tan sabido que él diseñó la estructura interna de la Estatua de la Libertad de Nueva York. Adquirió experiencia en la construcción diseñando puentes de hierro.
Gustave Eiffel también diseñó La Ruche en París, que se convertiría, al igual que la Torre Eiffel, en un punto de referencia de la ciudad. Una estructura circular de tres pisos que parece una colmena. Se creó como una construcción temporal para la Gran Exposición de 1900.
La reputación de Eiffel sufrió un duro revés cuando se vio implicado en escándalos financieros en torno a Fernando de Lesseps. Fue declarado culpable pero él no tenía nada que ver, por lo que su juicio fue revisado.
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