Da professoratet i patologisk anatomi ved Universitetet i Oslo 1937 ble delt i et professorat for sykehuspatologi og et for rettsmedisin, ble sistnevnte besatt av Georg Waaler. Han kom derved til å forme og utvikle dette fagområdet til en moderne forskningsbasert vitenskap på universitetsnivå i Norge, hvor rettsmedisinske obduksjoner ble utført av rettsmedisinere.
Waaler vokste opp på Hamar og tok examen artium der 1913. Deretter studerte han medisin ved universitetet i Kristiania og ble cand.med. 1919. Rett etter eksamen ble han ansatt som vitenskapelig assistent ved Universitetets anatomiske institutt, hvor han fikk sin første interesse for medisinsk forskning. I denne tiden kom han til å interessere seg for genetikk, og hans første større arbeid (1921) gjaldt studiet av et arveanlegg som bestemmer øyefargen hos bananfluen. Fra 1920 arbeidet han også som skolelege ved Rosenhoff skole i Kristiania/Oslo.
1924–38 var Waaler prosektor ved Patologisk institutt på Rikshospitalet, hvor han snart ble påvirket av sin sjef, professor Francis Harbitz' interesse for rettsmedisinen. Waaler fortsatte imidlertid sine genetiske studier, og 1927 publiserte han et arbeid om rød/grønn-fargeblindhet hos mennesker, basert på undersøkelser av over 18 000 skolebarn. Dette arbeidet, som han året etter fremla for den medisinske doktorgrad, kom til å kaste lys over arvelighetsforhold som til da var lite kjent. 40 år senere fikk han anledning til å studere dette materialet igjen, nå forskjøvet med minst en generasjon, og han publiserte resultatene 1973.
Også i sine undersøkelser av kreftforekomst i befolkningen gjorde han bruk av genetisk analyse og kunnskap, og i en undersøkelse av fødsler (1933), hvor han korrelerte de nyfødtes lengde og vekt med den beregnede svangerskapstid, viste han hvordan dette kunne ha betydning i farskapssaker. I mellomkrigstiden foretok han studiereiser til Tyskland, Belgia, Tsjekkoslovakia, Storbritannia og de nordiske land.
1938 ble Georg Waaler utnevnt til vår første ordentlige professor i rettsmedisin, og han fikk straks nok å gjøre med å tilrettelegge undervisningen, og bygge opp og innrede Universitetets rettsmedisinske institutt. Det ble mindre tid til vitenskapelig arbeid. I hans tid som bestyrer ble betydningen av medisinske bevis i rettssaker styrket, ikke minst i farskapssaker, hvor forståelsen av blodtypefaktorene kom til å spille en avgjørende rolle for utfallet. Også når det gjaldt undersøkelser ved voldelige dødsfall viste Waaler stor innsikt og dyktighet i å knytte den enkelte observasjon til hendelsesforløpet, og han foretok ofte åstedsbefaringer og deltok i rekonstruksjonsforsøk. For å undersøke forgiftningstilfeller opprettet han et eget kjemisk laboratorium ved instituttet.
Fra 1946 frem til han nådde pensjonsalderen 1965, var Waaler formann i Den rettsmedisinske kommisjon. 1952–56 var han dekanus ved Det medisinske fakultet ved Universitetet i Oslo, og 1954–56 dessuten nestformann i Det akademiske kollegium. Han var medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi fra 1943 og var vekselvis visepreses og preses der 1961–68. Han var formann i Den norske patologforening fra 1934 og medlem av Lægeforeningens kreftkomité fra 1936. Han ble utnevnt til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden 1959 og mottok Fridtjof Nansens belønning 1976.