Князь Гавриил Петрович родился в семье князя Петра Ивановича Гагарина и Анны Михайловны Леонтьевой (1715—1782). Обладатель большого состояния, родственник Нарышкиных по матери, он в юности пользовался расположением Императрицы Елизаветы Петровны. В 1771-73 под фамилией Пензин путешествовал с А.Б. Куракиным и Н.П. Шереметевым по Европе (Лейден, Антверпен, Брюссель, Кале, Лондон, Париж) с целью дополнить своё образование. В июле 1773 в качестве волонтера принял участие в русско-турецкой войне. По представлению П.А. Румянцева произведен в премьер-майоры.
Успешно продвигался по служебной лестнице: в 1783 пожалован в камергеры; 2 сентября 1793 назначен сенатором. Вел весьма широкий образ жизни, имел долги до 300 тысяч р. Для умножения доходов занимался небезупречными финансовыми операциями. По мнению Ф.В. Ростопчина, «этот князь Гагарин был человеком деловым, но развратным кутилой, опутанным долгами и потерявшим всякую репутацию»
Сблизился в великим князем Павлом Петровичем благодаря своим дальним родственникам братьям Паниным и А.Б. Куракину. Был посредником в их переписке. С восшествием на престол Павла I положение Гагарина ещё более упрочилось, в частности благодаря дружбе с П.В. Лопухиным, отцом фаворитки Павла. Гагарин стал членом Гос. совета. 5 апреля 1797 был награжден Александровской лентой; 2 января 1799 орденом св. Иоанна Иерусалимского (ГПБ, ф. 169, № 1, л. 2—3 об.).В 1799 Гагарин был главным директором Государственного заемного банка, затем до конца 1801 — президентом Коммерц-коллегии. С 1800 — действительный тайный советник.
С приходом 12(24) марта 1801 года к власти императора Александра I сохранил своё высокое положение при дворе. При нём Гагарин принял участие в работе Комиссии законов. Занимался вопросами заселения южной Сибири, шелковичного дела в России (совм. с П. X. Обольяниновым 22 февр. 1800 им составлена «Записка о распространении и усовершении шелковичного производства в полуденных губерниях Российской империи»), тарифом Кяхтинской таможни и др. При участии Гагарина 1 марта 1801 был заключен торговый договор со Швецией. Входил в состав Непременного совета, состоявшего из 12 членов. Владел винокуренными заводами и занимался поставкой вина в казну.
Последние годы жизни он провел в Москве в своем имение с. Богословском, Дмитровского уезда, Московской губ., при чем он был в приятельских отношениях с такими москвичами, как граф А.М. Мамонов и его жена, П.В. Головин, женившийся потом на его дочери княжне Анне, и известный своим благочестием, и другие. Впрочем, и сам князь Г.П. Гагарин любил заниматься богословскими вопросами, был близок и в переписке с известным митрополитом Московским Платоном, который очень ценил его благочестие и одобрял его литературные труды. В 1798 году князь Гагарин напечатал в Синодальной типографии свои произведения.
Князь Гагарин был выдающимся масонским деятелем. В 1775—1777 годах был Мастером стула в ложе «Равенство». С 1779 года после поездки в Швецию стал Гроссмейстером «Великой Национальной Ложи России» (шведской системы), с 1780 года — Великим Префектом Капитула ложи «Феникс» в Санкт-Петербурге. Переехав в Москву в ноябре 1781 года, открыл там «Провинциальную ложу», заменённую позднее матерью-ложей «Сфинкса». С 1782 года также входил в состав масонской филантропической организации «Дружеское учёное сообщество».
В 1775 году вступил в брак с Прасковьей Фёдоровной Воейковой (25 октября 1757 — 11 июля 1801), дочерью Киевского генерал-губернатора генерал-аншефа Фёдора Матвеевича Воейкова и вдовы Анны Ивановны Жеребцовой. В браке родились сын и пять дочерей. Княгиня Прасковья Фёдоровна умерла на 44-м году в Серпухове; похоронена была под Покровской церковью в Новоспасском монастыре, в Москве.
Павел
Мария
Анна и Варвара
Екатерина
Увлекался литературной деятельностью. Писал книги богословско-философского содержания: