Родился 23 апреля (6 мая) 1907 г. в Москве в семье потомственного рабочего-литейщика.

В 1924 г. отца перевели на постоянную работу в город Муром.

С 17 лет Николай Гастелло работал формовщиком на паровозоремонтном (ныне тепловозостроительном) заводе им. Ф. Э. Дзержинского в городе Муроме. 

Николай стал вникать в дела механиков. Когда слесарь-ремонтник колдовал возле неисправного станка, Николай всегда бывал рядом, спрашивал в чем дело, что произошло. Так незаметно для себя стал он познавать и ремонтные «хитрости». В группе ребят, готовившихся стать мастерами по ремонту оборудования, Николай оказался лучшим.

На заводе в Муроме проявилась еще одна черта Николая – любовь к общественной работе и, прежде всего, к спорту. Его стараниями в цехах появились футбольные команды. Он организовал воскресники, и на Казанке на заросшем бурьяном пустыре появился свой хороший стадион.

В начале 30-х годов семья Гастелло уезжает в Москву. На военной службе Н. Ф. Гастелло состоял с мая 1932 г. Окончил Луганское военно-авиационное училище. Начинал службу офицером в частях бомбардировочной авиации. Участвовал в боях у Халхин-Гола и в советско-финляндской войне 1939–1940 гг.

26 июня 1941 г. эскадрилья капитана Гастелло бомбила танковую колонну фашистов на дороге Молодечно-Радошковичи (Белоруссия). Снарядом вражеской зенитки был поврежден бензиновый бак самолета Гастелло. Летчик направил охваченный пламенем самолет на скопление вражеских танков, автомашин и бензоцистерн, которые взорвались вместе с самолетом героя.

Вот как об этом подвиге написал В. Гроссман в газете «Красноармеец» (№15, 1941):

«Машина Гастелло врезается в «толпу» цистерн и машин – и оглушительный взрыв долгими раскатами сотрясает воздух сражения: взрываются вражеские цистерны. Нелегко умирать. Но такая смерть прекрасна, как вечная жизнь».

А так об этом пишет в своей книге «Мой отец –  капитан Гастелло» его сын Виктор Гастелло:

«Командиру экипажа капитану Гастелло, моему отцу, было всего лишь 34 года, штурману лейтенанту Бурденюку 19 лет, стрелку-радисту сержанту Калинину и лейтенанту Скоробогатову чуть больше 20 лет».

За этот подвиг Н. Ф. Гастелло посмертно присвоено звание Героя Советского Союза.

Имя Николая Гастелло занесено в списки части, где служил прославленный летчик. Героическому экипажу был воздвигнут памятник на месте его гибели. Память о Гастелло свято хранят и жители города Мурома. Здесь его именем названа улица, имя Гастелло носит и одна из площадей города, установлен памятник. Во Владимире также есть улица, названная в честь героя.