Mézard studierte ab 1976 Physik an der ENS, die er 1978 mit dem Diplôme d’études approfondies (DEA) und 1980 mit der Agrégation abschloss. Ebenfalls 1980 wurde er mit der Arbeit (Thèse de 3ème cycle) über „inklusive Observable bei inelastischer Neutrinostreuung“ promoviert. Ab 1981 forschte er beim Centre national de la recherche scientifique (CNRS). 1984 folgte der zweite Teil der französischen Promotion (Thèse d’État) über die Molekularfeldtheorie von Spingläsern. 1990 wurde er Forschungsdirektor des CNRS am Labor für statistische Physik der ENS. Ab 2001 war er am Labor für theoretische Physik und statistische Mechanik (LPTMS) der Universität Paris-Süd, dessen Direktor er wurde. Seit 1987 ist er außerdem Professor (Chargé de cours) an der École polytechnique. 2012 wurde er der 29. Direktor der ENS.[1][2] Zudem ist er Chefredakteur des Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment.