Гастон Башляр родился в бедной семье ремесленника. Вынужденный самостоятельно зарабатывать на жизнь, с 1902 работал служащим в почтовом управлении, сначала в городке Ремирмон, а с 1907 — в Париже. В 1912 несмотря на занятость на работе, смог стать лиценциатом в области математических наук, закончив курс в парижском лицее Сен-Луи. Башляр женился в июле 1914. Во время Первой мировой войны был призван в армию. После демобилизации стал преподавателем химии в колледже своего родного города. Вскоре в семье Башляра родилась дочь Сюзанна (1919—2007), впоследствии пошедшая по стопам отца и ставшая профессиональным философом и историком философии. В 1920 Башляр стал лиценциатом философии, а 1922 агреже по философии. В 1927 получил степень доктора в Сорбонне. С 1930 по 1940 занимает должность профессора философии в университете Дижона. С 1941 по 1954 — профессор Сорбонны.
В 1951 году получает офицерскую а в 1960 командорскую степень степень Ордена Почётного легиона. В 1951 был избран членом Академии моральных и политических наук. В 1961 удостаивается Большой премии в области наук и искусств, присуждаемой министерством культуры Франции.
Предметом интереса Гастона Башляра на протяжении всей его жизни являлись философские основы естественных наук. Свои первые работы по этой проблематике он начал публиковать на рубеже 1920-1930-х годов. Его философским дебютом стало исследование «Очерк о приблизительном познании» («Essai sur la connaissance approch?e», 1928). За ним последовали такие работы, как «Новый научный дух» («Le nouvel esprit scientifique», 1934) и «Становление научного духа: заметки по психоанализу объективного познания» («La formation de l’esprit scientifique: contribution ? une psychanalyse de la connaissance objective», 1938). Уже в довоенных книгах Башляра заметно как влияние школы Анри Бергсона и психоанализа, так и научного конструктивизма.
В своих дальнейших работах, таких, как «Прикладной рационализм» («Le Rationalisme appliqu?», 1949) и «Рациональный материализм» («Le mat?rialisme rationnel», 1953) Башляр продолжил систематический анализ философских проблем естествознания, сконцетрировавшись на проблеме научного творчества и анализе основных понятий современной науки.
Другой важной составляющей философского наследия Башляра является его пятитомное исследование о психоаналитическом значении для воображения человека образов классических «материальных стихий». Начало этому исследованию было положено Башляром ещё в 1938 году в небольшом исследовании «Психоанализ огня» («La psychanalyse du feu»). Позже последовали «Вода и грёзы» («L’eau et les r?ves», 1942), «Воздух и сновидения» (в русском переводе работа названа «Грёзы о воздухе», «L’air et les songes», 1943), двухтомник, посвящённый образам земли — «Земля и грёзы о покое» («La terre et les r?veries du repos», 1946) и «Земля и грёзы воли» («La terre et les r?veries de la volont?», 1948). Это исследование проведено Башляром с привлечением самого широкого литературного, историко-философского и научного материала.
Отчасти продолжают, а во многом развивают методологию, применённую Башляром при исследовании образов стихий, его работы, посвященные разным аспектам философии и психологии искусства и художественного творчества, постижения человеком пространства. Большое влияние на эти исследования философа оказала феноменологическая школа. Необходимо отметить такую работу Башляра, как «Поэтика пространства» («La po?tique de l’espace», 1958), в которой Башляр анализирует образы дома, чердака, ящика, сундука, гнезда, раковины как выразительных форм, описывающих тот или иной феноменологический опыт пространства, а также исследование «Пламя свечи» («La flamme d’une chandelle», 1961), посвященную созерцанию пламени свечи или лампы.
В истории философии мало найдётся персон, которые обладали бы столь разносторонними интересами, как Башляр. Его интертетация как поэтических текстов так и естественнонаучных теорий оказала заметное влияние на дальнейшее развитие гуманитарных наук и эпистемологии. В частности, деятельность Башляра стала одним из ориентиров для таких видных исследователей науки и искусства, как Ролан Барт, Мишель Фуко, Жан Старобинский.
Книги Башляра начали переводиться на русский язык только с началом перестройки. На сегодняшнее время переведены на русский язык все основные произвения Гастона Башляра, как посвященные философии науки, так и его работы, посвященные «психоанализу стихий» и феноменологии творчества и способности воображения.