Na Uniwersytecie Warszawskim uzyskał tytuł zawodowy magistra inżyniera fizyki i stopień doktora nauk ekonomicznych. W latach 1970–2005 pracował w Katedrze Ekonomii w London School of Economics. Był wykładowcą i badaczem w wielu instytucjach akademickich, w tym na uniwersytetach Kolumbii, Harvarda, Pensylwanii oraz Uniwersytecie Stanfordzkim w USA, holenderskim Institute for Advanced Studies i Central European University na Węgrzech. Większość jego badań i wykładów dotyczyła wzrostu gospodarczego, makroekonomii i porównawczych systemów ekonomicznych.
W latach 80. był konsultantem Międzynarodowego Funduszu Walutowego, OECD i Komisji Europejskiej. W 1989 został doradcą polskiego rządu i członkiem zespołu, który zaprojektował polskie programy reform w czasie przełomowej fazy transformacji (tzw. plan Balcerowicza). W latach 1989–1995 i 1998–2002 pracował jako doradca polskiego Ministerstwa Finansów, w okresie 1995–1998 był doradcą Prezesa Narodowego Banku Polskiego. W latach 1989–1995 był także oficjalnym polskim negocjatorem z MFW w sprawie wszystkich programów makroekonomicznych, a w latach 1990–1992 negocjował z Klubem Paryskim i Klubem Londyńskim plan redukcji polskiego długu. Pod koniec 1991 doradzał także Jegorowi Gajdarowi i jego zespołowi w sprawie reform w Rosji. Od 2002 do 2007 był głównym ekonomistą PZU.
Od 3 stycznia 2008 do 18 kwietnia 2008 pełnił funkcję podsekretarza stanu w Ministerstwie Finansów. 19 maja 2008 został powołany na głównego ekonomistę Business Centre Club[1].
Stanisław Gomułka ma swój wpis w Who's Who in Economics (druga edycja, 1986 i trzecia edycja 1999) oraz w biograficznym słowniku największych (najczęściej cytowanych) ekonomistów świata.