擅长功能神经疾病，尤其是癫痫病、帕金森病的手术治疗；面肌痉挛、三叉神经痛、痉挛性脑瘫、顽固性精神心理疾病的手术治疗。团队癫痫病手术累积超过3700例，数量和效果位居上海第一、全国前三。建立亚洲第一规模的癫痫神经电生理中心，具有国际影响力。

美国加州大学旧金山分校博士后，长期担任美国纽约大学医学中心神经外科助理教授。被国务院作为海外杰出人才引进回国后，曾就职于卫生部北京医院、上海同济大学附属东方医院，任神经外科主任，破格晋升国家一级教授。后创办青岛大学上海临床医学院、上海德济医院。

自1993年开始从事癫痫外科治疗，是国内较早开展颅内电极埋置术、癫痫外科迷走神经刺激术的癫痫外科医生之一；在手术治疗顽固性癫痫领域拥有丰富的临床经验。目前已经完成癫痫手术超3700例，手术数量和水平上海地区第一位。

在上海德济医院建立亚洲第一规模的癫痫神经电生理中心，脑电图报告和诊断结论世界通行，具有国际影响力。率先引进上海市和华东六省第一台神经外科手术机器人，开创了癫痫外科机器人手术时代，大大提升了癫痫手术精准度。

DBS手术治疗帕金森病水平领先。担任中央保健局保健专家期间，曾为多名副部级以上中央领导实施帕金森手术，年龄最小70、最大95。

曾获瑞典Unilever学科技术发展基金一等奖，美国Whitehead Fellowship奖、美国癫痫(Epilepsy Association)青年学者奖等荣誉，承担和合作美国NIH国家课题等课题共5项。曾获卫生部技术创新一等奖、国家教育部留学回国人员研究基金，完成国家卫生部课题1项。在国际、国内范围发表论文50余篇，其中一篇关于癫痫神经系统网络研究的论文SCI影响因子14.7分，处于国际先进水平。

2025年1月，被上海市普陀区知联会授予“2024 年度区知联会岗位建功风采奖”；

2024年2月，被中共上海市委组织部、上海市人才办授予“上海市领军人才（东方人才计划）”；

2023年10月，在欧美同学会成立110周年之际，在人民大会堂，作为上海市欧美同学会代表，被中央领导人接见并座谈；

2022年6月，中共上海市委统战部发来感谢信：感谢上海德济医院院长郭辉教授在上海疫情的紧要关头做出的突出贡献，对其积极参与上海疫情防控工作所付出的努力表示高度赞扬；

2021年11月，被上海市卫生健康委员会、上海市人力资源与社会保障局授予“上海市卫生健康系统先进工作者”；

2021年10月，被中共上海市委统一战线工作部、上海市人力资源与社会保障局授予“上海市统一战线（工作）先进个人”；

2015年12月，被中共上海市委宣传部、上海市文明办、上海市卫生健康委员会授予“第二届上海市十佳医生提名奖”；

2020年武汉市委、市政府，武汉抗疫英雄勋章；

2017年4月，被中共普陀区委、普陀区人民政府授予“普陀区创新创业领军人才”。

中国神经科学学会神经调控分会委员；

上海市功能神经外科委员会委员；

国家自然科学基金委评审专家；

上海市医学会、医师协会理事；

上海市欧美同学会医疗卫生分会秘书长；

上海市普陀区政协委员；

上海市帕金森爱心基金理事长；

复旦大学克卿书院导师。