Родился в семье архитектора. Прежде чем стать актёром, занимался живописью. Был лично знаком с Модильяни и Пикассо.
C 1909 года начал работать в кино. Следующие несколько лет он много снимается в жанровых картинах (по 10-60 короткометражных фильмов в год), преимущественно в комических детективах режиссёра Жана Дюрана и вестернах.
После Первой мировой войны на него обращают внимание совершенно другие режиссёры. Он появляется в интеллектуальных и авангардных картинах таких режиссёров, как Луи Деллюк и Жермена Дюлак, играет главную роль в фильме Абеля Ганса Mater Dolorosa (1917).
В 1930-е годы начинается его долгое сотрудничество с такими режиссёрами, как Рене Клер, Жан Ренуар, Марсель Карне. В их картинах Модо играет всегда роли второго плана, но роли характерные и очень запоминающиеся. Яркие образы Модо создал в фильмах «Правила игры» (1939) — егерь Шумахер; «Дети райка» (1944) — «слепой» нищий.
В 1930 году Модо сам ставит фильм «Жестокая сказка» (фр. Conte cruel), и играет в нём. В 1940-е годы Гастон Модо, параллельно с актёрской работой, пишет ряд сценариев, по трём из которых во Франции ставятся картины.
В 1960-е годы Модо перестаёт сниматься, но несколько раз принимает участие в телевизионных проектах.
Среди наиболее важных фильмов с участием Гастона Модо: