Сын штаб-лекаря. Окончил в 1810 году Московский университет. С октября 1832 года - тамбовский губернатор. 5 февраля 1834 года, при содействии Гамалея, решено было приступить к постройке женского Александринского института благородных девиц. Было построено собственное здание Дворянского собрания.
Особое внимание обращал Гамалей на внешнее благоустройство города Тамбова. При нём началось мощение главных городских улиц, был выстроен мост около Девичьего монастыря и заново отделан Никольский мост; Студенец пересечён плотинами; на главных улицах и около присутственных мест появились фонари. В то же время сформировались заставы на важнейших тамбовских трактах, которые впоследствии были оформлены гербами города. В 1837 году в Тамбове появилась государственная конюшня, и начал функционировать старейший в России ипподром. Организована первая промышленная выставка, приуроченная к приезду в Тамбов наследника-цесаревича Александра Николаевича. Губернаторство Гамалея было ознаменовано широким развитием раскола и сектантства в Тамбовской губернии.