Алексей Алексеевич Гатцук происходил из малороссийских дворян Черниговской губернии. Учился в Москве, в 1-й и в 4-й гимназии, затем на филологическом факультете Московского университета. Окончил университетский курс со званием действительного студента в 1857 году, а затем выдержал испытание на степень кандидата. В 1859 году Алексей Алексеевич Гатцук получил должность адъюнкта по кафедре русской словесности в Ришельевском лицее, в Одессе. Тогда же он проявил себя как публицист статьями «Новости малороссийской литературы» («Московские Ведомости» № 98 и 112) и «Евреи в русской истории и поэзии» («Сион» 1861 г., № 1, 5, 10, 11, 38, 39). Алексей Алексеевич Гатцук выпустил малороссийскую азбуку — «Украінська Абетка». Большой известностью пользовались издаваемые им «Газета Гатцука» и «Крестный Календарь». Похоронен в Донском монастыре.
А. А. Гатцук был членом-основателем Московского Археологического Общества. А. А. Гатцук известен как исследователь курганов Московской губернии. Он предполагал, что Москва-река служит резкой археологической границей. Он указывал, что к югу от Москва-реки жили родственные, хотя и разновременные, финские племена, а к северу по его мнению были следы славянского племени. В качестве члена Археологического Общества А. А. Гатцук настаивал на систематическом наблюдении за земляными работами в древних городах Руси. Когда на первом съезде организованном Московским археологическим обществом возник спор о происхождении слова «Русь», А. А. Гатцук не поддержал ни одну из сторон, а старался определить правильную форму для самого спора. В своих сообщениях «О каменных бабах Московской губернии» А. А. Гатцук принял участие в спорном вопросе о так называемых «каменных бабах».