Gullstrand belajar di Uppsala, Wina, dan Stockholm, menerima gelar doktor pada 1890. Ia menjadi guru besar penyakit mata di Uppsala pada 1894 dan pada 1913 diangkat sebagai guru besar optik fisiologis dan fisik di sini.
Gullstrand menyumbang pengetahuan struktur dan fungsi kornea dan meneliti astigmatisme. Ia memperbaiki lensa untuk penggunaan setelah pembedahan katarak dan menemukan lampu celah Gullstrand, peralatan diagnosis yang bernilai yang memudahkan studi mata yang terperinci. Pengamatan Gullstrand menimbulkan konsep baru teori gambar optik. Ia mengembangkan teori klasik fisikawan German Hermann von Helmholtz untuk memasukkan redisposisi bagian dalam struktur lensa dalam akomodasi, mekanisme dengan yang mata dapat berfokus pada penglihatan dekat maupun jauh dalam batas tertentu. Gullstrand memperlihatkan bahwa meski akomodasi menghabiskan hampir dua pertiga pertambahan konveksitas permukaan lensa, sepertiga sisanya tidak.
