Гюнтер Блобель родился 21 мая 1936 года в небольшой деревне Вальтерсдорф в прусской провинции Нижняя Силезия (ныне территория Польши, Силезское воеводство). Окончил Тюбингенский университет в 1960 году. Получил степень доктора философии в университете Висконсина-Мэдисона (США) в 1967. С 1967 года работает в Рокфеллеровском университете (с 1983 — профессор). В 1986 получил позицию исследователя в Медицинском институте Говарда Хьюза.
Белки синтезируются на рибосомах в цитоплазме. Однако было неизвестно, каким образом они доставляются в клеточные органеллы, где они должны осуществлять свою функцию (например, в митохондрию или в ядро). В 1970 году Блобель проводил эксперименты по транслокации белков через мембраны. Он открыл, что многие белки имеют так называемую сигнальную последовательность (сигнальный пептид), короткую аминокислотную последовательность, которая играет роль почтового индекса для доставки того или иного белка в нужную органеллу. За открытие адресного транспорта белка Блобель получил в 1999 году Нобелевскую премию по медицине и физиологии.