Rémi Quirion est diplômé de l’Université de Sherbrooke, d’où il détient un baccalauréat en biologie ainsi qu’une maîtrise et un doctorat en pharmacologie. En 1980, il a également réalisé un stage post-doctoral de trois ans au National Institute of Mental Health à Bethesda au Maryland.
Il revient au Québec en 1983 pour rejoindre l’Université McGill à titre d’enseignant au département de psychiatrie ainsi que de chercheur principal au Centre de recherche de l’Institut Douglas. En 1995, il devient professeur titulaire au département de psychiatrie de l’Université McGill et en 1996, il est nommé directeur scientifique à l’Institut Douglas. En 2009, il est désigné comme premier directeur scientifique de l’Institut des neurosciences, de la santé mentale et des toxicomanies. En parallèle, il est également vice-doyen aux sciences de la vie et aux initiatives stratégiques de la Faculté de médecine de l’Université McGill et conseiller principal de l’Université pour la recherche en sciences de la santé. Depuis le 1er septembre 2011, il occupe le poste de scientifique en chef du Québec. Premier titulaire du poste, il est aussi le plus ancien scientifique en chef en activité au monde.