Окончил Пензенское художественное училище (1903), учился у К. А. Савицкого, потом в Петербургской Академии художеств (1911), где был учеником Ильи Репина и Франца Рубо. По окончании Академии был премирован поездкой в Италию, где работал над картиной «Оргия в апартаментах Александра VI Борджиа» (завершена в 1956 г.). Вернувшись в Россию, входил в Товарищество Передвижных Художественных Выставок (1912—1916), краткое время преподавал в Харьковском художественном училище.
В 1925—1926 гг. входил в Ассоциацию художников революционной России (АХРР), писал многофигурные композиции на революционные и особенно исторические темы, в том числе «Суд Пугачёва над помещиком» (1925), «Казнь Пугачёва» (1925), «Восстание Болотникова» (1944), «Первый призыв Минина к народу» (1945), «Псы рыцари» (1947) и др. В 1937—1938 гг. преподавал в Московском областном художественном педагогическом училище памяти 1905 года (МГАХУ пам. 1905 г.). В послевоенные годы творчество Горелова приняло ещё более идеологизированный характер — от серии портретов сталеваров завода «Серп и Молот» до скандально известной картины «Сталин и три богатыря» (изображающей Иосифа Сталина в рост на фоне знаменитого полотна «Три богатыря»).
Дети — Ростислав Горелов, Галина Горелова (Азгур) (жена скульптора Заира Азгура), Юрий Горелов.
В период хрущевской оттепели некоторые работы Горелова начали подвергаться идеологической критике, так советские искусствоведы считали, что его исторические картины, написанные в период Великой Отечественной войны, принижают значение широких народных масс, например, в томе XIII (дополнительном) «Истории русского искусства» (издательство «Наука» 1964) говорилось следующее:
В 90-е годы XX века в среде либеральных публицистов и журналистов было распространено мнение о художнике Гаврииле Горелове, как о советском «придворном художнике», например, писатель Владлен Сироткин в своей книге писал так:
Журнал «Weekend» представлял Гавриила Горелова «махровым соцреалистом» и «передвижником старой выучки». В середине 90-х Газета «Коммерсантъ» отмечала такую странную особенность работ Горелова, как совмещение произведения искусства с исторической ценностью, определяя картины его кисти раритетными, однако, в статье «Рождественские скидки на сталинизм» та же газета, на примере работ Горелова, отметила более чем умеренный интерес российской общественности 2000-х годов к советской живописи, одно время издание именовало картину «Сталин и три богатыря» советским официозом и «кунстштюком 50-х годов», а приложение к газете «Коммерсантъ» увидело Гавриила Горелова специалистом по написанию похорон, в то же время «Независимая Газета» определяла Гавриила Горелова, как «очень хорошего художника» и, напротив, называла академический соцреализм популярным в России, приводя в пример «приличного размера холст Гавриила Горелова». «Новая газета» отметила, что Горелов писал портреты передовиков производства и получил за это Сталинскую премию, газета «Известия» в статье о выставке «Большая картина» открытой в Русском Музее в 2004 году обратила внимание на «несколько великолепных картин Гавриила Горелова». В 2010 году газета «Ведомости» характеризовала Горелова «первостатейным соцреалистом».
Миллиардер Алексей Ананьев приобрел для музея Институт русского реалистического искусства (ИРРИ) несколько работ художника.
«Нападение крестьян на помещичью усадьбу в 1905 году», 1920, почтовая карточка, издание Музея Революции Союза ССР.
«Пугачов в Казани творит суд», 1925, почтовая карточка, издание Музея Революции Союза ССР.
«Степан Разин на Волге», 1925, почтовая карточка, издание Музея Революции Союза ССР.
«Похороны вождя», 1926, почтовая карточка, издание Музея Революции Союза ССР.
«Полдни» 1927, открытка, издание «Советский художник».
«Портрет Максима Танка», в фондах галереи администрации Вышневолоцкого района.
«Портрет Лынькова», Председателя Союза белорусских писателей (с 1938 по 1948) 1954, в частной коллекции.
«Автопортрет» 1939, в частной коллекции.
«Ленин и мальчики» 1930е гг., в частной коллекции. Картина была написана по заказу «Музея Револ