Народився 14 травня 1949 р. у с. Мала Бушинка Немирівського району Вінницької області.Після закінчення Печерської середньої школи (1966) навчався в Іллінецькому радгосп-технікумі та Українській сільськогосподарській академії на агрономічному факультеті, отримав спеціальність вченого агронома (1975).Працював бригадиром комплексної бригади колгоспу «Україна» Шаргородського району Вінницької області, агрономом, директором насінницького радгоспу «Сквирський» системи Укрсортнасіннєовоч на Київщині. В 1983 р. командирований на роботу за контрактом у Танзанію (Африка), де був керівником аграрного проекту із вирощу­вання продукції рослинництва.Упродовж 1985—1990 рр. працював начальником відділу, заступником начальника управління насінництва Головного управління науки Держагропрому України.У 1991—1998 рр. — заступник начальника управління, начальник Головного управління впровадження й розвитку експериментальної бази УААН.У травні 1998 р. — обраний академіком-секретарем Відділення регіональних центрів наукового забезпечення АПВ.У 2006 р. обрано на посаду академіка-секретаря Відділення землеробства і рослинництва УААН, яке в 2008 р. реорганізовано у Відді­лення землеробства та Відділення рослинництва. У цьому самому році М. М. Гаврилюка було переобрано на посаду академіка-секретаря Відділення рослинництва, яке він очолював до березня 2011 р. З 2011 р. — за­ступник директора Інституту фізіології рослин і генетики НАН України.Відділенням рослинництва в 2010 р. обґрунтовано та розроблено концепцію галузевих програм виробництва зерна (80,0 млн т), олійних культур (15 млн т), овоче-баштанних культур (10,0 млн т), що повніс­тю задовольняє внутрішню потребу в основних продуктах харчування, значно покращує експортні можливості держави.У 1995 р. захистив кандидатську дисертацію на тему: «Оптимізація заходів прискореного розмноження насіння нових сортів зернових і зернобобових культур у ланках первинного та елітного насінництва». У 2001 р. присвоєно вчене звання старшого наукового співробітника.У 2003 р. в Селекційно-генетичному інституті — Національному центрі насіннєзнавства та сортовивчення УААН захистив докторську дисертацію на тему: «Наукові й організаційні засади сучасного насінництва в Україні».Основні наукові інтереси вченого пов'язані з вивченням питань при­скореного розмноження насіння у ланках первинного насінництва та еліти, біостимуляції і зберігання насіння, організаційного вдосконален­ня, гармонізації нормативної, законодавчої бази насінництва до правил та директив провідних міжнародних організацій. Завдячуючи цьому Україна успішно приєдналася до схем сортової сертифікації регламен­тованих ОЕСД. Вченим розроблено перший Державний стандарт ДСТУ 2240-93 «Терміни та методи визначення якісних показників насіння». За його безпосередньою участю підготовлено діючі Закони України «Про насіння та садивний матеріал», «Про охорону прав на сорти рослин».Обрано у 2002 р. членом-кореспондентом УААН, дійсним членом (академіком) УААН — у 2007 р. Відділення рослинництва (насіннєзнавство та насінництво). Лауреат Премії УААН «За видатні досягнен­ня в аграрній науці» (2001).М. М. Гаврилюк є автором 120 наукових праць, у тому числі 1 підручника, 4 книг. Ним започатковано видання серії книг «Основи насінництва та насіннєзнавства». До 2011 р. був постійним членом Президії Міждержавної асоціації «Насіння» країн СНД, з 2008 по 2011 р. — член Президії НААН.Має почесне звання заслуженого працівника сільського господар­ства України (2003), нагороджений Почесними грамотами Кабінету Міністрів України (1999), Верховної Ради України (2010), численними грамотами Президії НААН, Міністерства аграрної політики України, інших організацій.