Участник советско-финской войны 1939-1940 гг. и боев на р. Халхин-Гол.

В Великую Отечественную вступил командиром эскадрильи 207-го авиаполка.

26 июня 1941 экипаж под командованием капитана Гастелло в составе лейтенанта Анатолия Акимовича Бурденюка, лейтенанта Григория Николаевича Скоробогатого и старшего сержанта Алексея Александровича Калинина на самолёте ДБ-3ф вылетел для нанесения бомбового удара по германской механизированной колонне на дороге Молодечно – Радошковичи. Огнём зенитной артиллерии противника самолёт был подбит. На борту начался пожар, и Гастелло совершил "огненный таран" — направил горящую машину на механизированную колонну врага. Все члены экипажа погибли.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 26 июля 1941 года за «образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с германским фашизмом и проявленные при этом отвагу и геройство» капитан Николай Францевич Гастелло был посмертно удостоен звания Героя Советского Союза.

В 1958 году члены экипажа стали кавалерами ордена Отечественной войны I степени.

Подвиг Гастелло стал одним из самых известных в истории Великой Отечественной войны. «Гастелловцами» стали называть лётчиков, совершивших «огненный» таран.