Николай Францевич Гастелло родился в Москве 6 мая 1908 года (согласно некоторым источникам — 1907-го). Отец Франц Павлович, белорус по национальности, происходил родом из белорусского села Плужины, а фамилия его звучала как Гастылло. В 1900 году мужчина покинул родную деревню и отправился в поисках работы в Москву, где и остался, изменив фамилию на Гастелло. Здесь он устроился рабочим-литейщиком на железную дорогу.

В столице Франц Павлович встретился с будущей супругой Анастасией Семеновной, работавшей швеей. Николай стал первенцем в семье, а спустя пять лет появился его брат Виктор. Жили Франц с Анастасией и детьми в бараке на востоке Москвы. В шесть лет будущий герой поступил в училище для мальчиков имени А. С. Пушкина, где отзанимался только два года. Голод 1918-го стал причиной эвакуации Николая с другими школьниками в Приволжье, где он провел год. Вернувшись в столицу, парень отучился еще два года, а затем отправился осваивать профессию столяра в качестве подмастерья.

В 1924 году семья покинула столицу и переехала в Муром. Здесь 16-летний Николай и его отец устроились на завод «Муромтепловоз». Николай совмещал работу слесаря с учебой в городской школе № 33. В 20 лет молодой человек вступил в ряды Коммунистической партии. В 1930 году семья вернулась в Москву, где юноша работал на машиностроительном заводе.

При специальном наборе Николая в 1932 году призвали в состав Красной армии. В Луганске молодой человек осваивал военную авиацию. В конце 1933 года Гастелло уже в качестве летчика отправился в авиационную бригаду, местом дислокации которой являлся Ростов-на-Дону. За пять лет службы, с 1933 по 1938 год, с должности второго пилота бомбардировщика он вырос до командира корабля, самостоятельно управляющего самолетом.

В 1938 году прошла реорганизация подразделения, где служил Николай, в результате чего он перешел в первую тяжелобомбардировочную авиационную бригаду. Благодаря храбрости и верности советскому народу Николай уже спустя полтора года занял должность командира первичного тактического подразделения, а еще через год — замкомандира эскадрильи.

В 1939 году Гастелло участвовал в необъявленном локальном военном конфликте с Японией на границе СССР и Монгольской Народной Республики. Второй кампанией на счету Николая Францевича стала советско-финская война 1939–1940 годов. В июне 1940-го летчик участвовал в Бессарабской операции, в результате которой Бессарабия, Северная Буковина и область Герца вошли в состав Советского Союза. Операция длилась всего шесть дней, после чего Румыния приняла условия СССР.

Осенью 1940 года место дислокации части, где служил Николай, перенесли в Псковскую область — ближе к европейской границе Советского Союза, а затем под Смоленск, где Гастелло получил чин капитана. Весной 1941 года, накануне нападения Германии на Советский Союз, Николай прошел курсы переподготовки и освоил новую боевую машину — двухмоторный бомбардировщик Ильюшина.

За 2 дня до гибели, 24 июня 1941 года, Николай совершил свой первый подвиг, который тогда, правда, остался незамеченным: с помощью стрелковой турели он сбил фашистский бомбардировщик. Во время боевых действий Гастелло показал себя мужественным, храбрым офицером, способным быстро принимать стратегически важные решения.

О личной жизни летчика Николая Гастелло сведений практически не осталось. Известно, что Николай был женат на Анне Петровне. В семье родилось двое сыновей, Николай и Виктор, которые были детьми, когда отец ушел на фронт. По воспоминаниям Виктора, которому на тот момент исполнилось девять лет, накануне перед героическим подвигом отец так сильно обнял его, что на том остались отпечатки пуговиц гимнастерки. Дети не дождались возвращения отца с войны, но навсегда сохранили память о нем. позднее у Виктора родился сын — внук унаследовал имя знаменитого деда. 

26 июня 1941 года, в пятый день Великой Отечественной войны, с советского аэродрома поднялся в воздух самолет ДБ-3ф, на борту которого находился экипаж в составе четырех человек. Командой из штурмана Анатолия Бурденюка, лейтенанта Григория Скоробогатого и стрелка-радиста Алексея Калинина руководил капитан Николай Гастелло. Экипаж машины получил задание нанести авиаудар по колонне немецкой военной техники, которая двигалась по дороге Молодечно — Радошковичи.

В операции участвовало и второе звено, экипажем которого командовал Федор Воробьев. Имена всех летчиков не сохранились в истории, но известно, что в кабине самолета находился также штурман Анатолий Рыбас. В процессе выполнения операции немецкая артиллерия открыла огонь по советским бомбардировщикам, в результате чего воздушное судно Гастелло оказалось подбитым.

Из-за повреждения вражеским снарядом топливного бака произошло возгорание. 33-летний Николай Гастелло имел возможность спастись путем катапультирования, но принял решение направить горящий самолет в колонну вражеской техники. Это стало причиной смерти героев, сумевших ценой собственной жизни сорвать спецоперацию фашистов.

С наступлением ночи жители окрестных белорусских деревень собрали тела погибших героев, обернули их парашютом и похоронили. В тот же день командир второго звена Воробьев совместно с Рыбасом подали рапорт, где описали обстоятельства гибели Николая Францевича Гастелло.