1957 yılında İstanbul’da doğan Prof. Dr. Mehmet Karaca, lisans ve yüksek lisans eğitimini İstanbul Teknik Üniversitesi Meteoroloji Mühendisliği Bölümü’nde tamamladı. 1979 yılında lisans, 1981 yılında ise yüksek lisans derecesini aldı. Akademik çalışmalarını ilerletmek amacıyla Amerika Birleşik Devletleri’ne giden Karaca, University of California Los Angeles (UCLA) Atmosfer ve Okyanus Bilimleri Bölümü’nde eğitimine devam etti. 1985 yılında burada ikinci yüksek lisans derecesini, 1990 yılında ise doktora derecesini aldı.
Doktorasının ardından Türkiye’ye dönerek akademik kariyerini İstanbul Teknik Üniversitesi’nde sürdürdü ve zaman içinde çeşitli idari görevler üstlendi. 1993–1995 yılları arasında İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Müdür Yardımcılığı görevini yürüttü. 2002–2004 yılları arasında aynı enstitünün müdürlüğünü yaptı. Bunun yanı sıra 2001–2002 yıllarında Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü Müdür Yardımcılığı ve İTÜ Araştırma Fonu Yönetim Kurulu Üyeliği görevlerini üstlendi. 2001–2007 yılları arasında TÜBİTAK ÇAYDAG Yürütme Kurulu üyeliğinde bulundu.
Üniversite yönetiminde de önemli görevler alan Karaca, 2008–2010 yılları arasında İstanbul Teknik Üniversitesi’nde rektör yardımcısı olarak görev yaptı. 2009–2010 döneminde ise İTÜ Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti Kampüsü’nün kurucu rektörü oldu. 2012 yılında İstanbul Teknik Üniversitesi Rektörlüğü görevine atandı.
Bilimsel çalışmalarında atmosfer ve okyanus modellemesi, küresel ve bölgesel iklim değişikliği, afet ve acil durum yönetimi, hava kirliliği ve hava kalitesi ile şehir iklimi gibi konulara odaklanan Karaca’nın araştırmaları ulusal ve uluslararası birçok bilimsel dergide yayımlandı. Ayrıca çeşitli akademik kitaplarda bölümleri yer aldı.
Akademik çalışmalarının yanı sıra farklı bilimsel kuruluşlarda da görev alan Karaca; TÜBİTAK, National Geographic Türkiye ve Elginkan Vakfı Bilim ve Teknoloji Ödül Komisyonu gibi kurumlarda danışma veya yönetim kurulu üyeliklerinde bulundu. Ayrıca Amerikan Jeofizik Birliği, Amerikan Meteoroloji Cemiyeti, Ulusal Coğrafya Derneği ve Doğal Hayatı Koruma Derneği gibi ulusal ve uluslararası kuruluşların üyesidir.
Yoğun akademik ve idari çalışmalarının dışında sanat ve sporla da ilgilenen Prof. Dr. Mehmet Karaca’nın kişisel ilgi alanları arasında dünya ve Türk sineması, futbol, basketbol ve Amerikan futbolu gibi spor dalları, gastronomi ve müzik bulunmaktadır. Klasik Türk müziği, caz ve farklı müzik türlerine ilgi duyan Karaca’nın yaklaşık 500 plak ve 500’den fazla CD’den oluşan kişisel bir müzik arşivi vardır.
Evli olan Prof. Dr. Mehmet Karaca iki kız çocuk babasıdır.