Георгий Михайлович Беляев родился 29 ноября 1913 г в Санкт-Петербурге в генеральской семье, в которой был самым младшим, девятым ребенком. После революции по причине участия главы семьи в Гражданской войне на стороне Белогвардейской армии (генерал Беляев погиб в 1920 г.) появилась угроза репрессий со стороны властей. Пытаясь их избежать, семья в 1918 г. переехала в Москву, где Г. М. Беляев окончил семилетнюю школу, а затем вечерний Землеустроительный техникум.
С 1931 по 1934 г. он работает младшим научным сотрудником в лаборатории микропалеонтологии Нефтяного геологоразведочного института. Поэтому первые научные публикации молодого ученого посвящены систематике карбоновых фораминифер.
Дальнейшую судьбу Г. М. Беляева в значительной степени определила встреча с профессором Л. А. Зенкевичем. Летом 1933 г. он принял участие в возглавляемой этим известным ученым экспедиции по изучению фауны литорали Кольского залива, затем поступил на биологический факультет Московского университета. В 1940 году Г. М. Беляев с отличием окончил университет и был оставлен при биологическом факультете в качестве заведующего Беломорской биологической станцией МГУ в Кандалакшском заливе. Но осуществлению планов по развитию биостанции помешала война.
С 1941 по 1945 гг. — офицер Советской Армии, в составе войск 2-го украинского фронта, дошедший до Румынии, Венгрии, Чехословакии. Награждён Орденом Отечественной войны II степени.
После войны возвратился на Биофак МГУ, окончил аспирантуру, блестяще защитил кандидатскую диссертацию, а в 1952 году перешел в Лабораторию бентоса Института океанологии.
Деятельность его в послевоенный период разнообразна как по географии экспедиций, так и по тематике. Экспедиционные работы, в которых он участвовал, охватывают почти весь Мировой океан: первоначально — внутренние, арктические и дальневосточные моря СССР, Антарктика, затем — многочисленные рейсы «Витязя» в тропическую и субтропическую зоны. Тематика исследований — изучение осморегуляторных способностей водных беспозвоночных; распределение в осадках океана зубов вымерших акул и клювов кальмаров, а также таксономия, эволюция и экология иглокожих; количественное распределение донной фауны; вертикальная зональность океана; биогеографическое районирование; история формирования глубоководной донной фауны; всестороннее изучение населения океанических желобов с глубинами более 6 км. Он начал исследование глубоководных желобов, когда эти океанические бездны считались безжизненными, лично провел ловы животных во многих желобах, в том числе впервые на глубинах более 10,5 км в Марианской впадине, тщательно собрал всю имеющуюся в литературе информацию о желобах. Результатом накопления и детального анализа обширного фактического материала стали докторская диссертация (1972) и две книги (1986 и 1989), являющиеся единственными в мировой литературе монографическими работами по фауне океанических желобов. В настоящее время ультраабиссальные представители многих групп животных носят название «belyaevi».
Не менее значительным оказался цикл работ по группе иглокожих: около 50 публикаций с описанием новых видов, родов, семейств, с ревизиями мировой фауны по отдельным систематическим группам. Под его руководством создана группа специалистов по иглокожим.
Им опубликовано около 150 научных работ.
1980 год Орден «Знак почета СССР» за успехи, достигнутые в проведении океанологических экспедиций «Витязь»-30 лет.