Начинается в Советском районе, недалеко от улицы Юрия Гагарина, от улицы Михаила Сорокина и Канатного переулка. Продолжается, пересекая улицы Печёрскую, Дыбенко, Свирскую, Смоленскую, Майкопскую, Хабаровскую, Высоковольтную, не доходя до улицы Антонова-Овсеенко, где прерывается. Продолжается от проспекта Карла Маркса, пересекает улицу Стара-Загора, Московское шоссе, Учебный переулок, улицы Тихвинскую и Финскую, Академика Павлова и 8-ю Радиальную, после чего заканчивается пересечением с Ново-Садовой улицей.
Часть бывшего Девятого проезда и Седьмой радиальной улицы были объединены в одну улицу, получившую 22 апреля 1965 года имя в честь военного лётчика, Героя Советского Союза Николая Францевича Гастелло.
На участке между проспектом Карла Маркса и Ново-Садовой ведётся активное многоэтажное строительство. Например, в границах улиц Центральной, Гастелло, Санфировой строятся многоэтажные комплексы «Гастелло», «Париж», «Москва».[2]
По данным экспертов газеты «Rent&Sale» недвижимость на улице Гастелло недорогая. Так, 13 сентября 2012 самая дешёвая квартира в Самаре была найдена в доме 12 по улице Гастелло.[3] А портал «63.ru» нашёл на улице Гастелло самый необычный в Самаре дом, который сделан из стеклянных бутылок.[4]
Трамвайная остановка «Улица Николая Гастелло» находится на Ново-Садовой улице, где проходят трамвайные маршруты 5, 20, 22.[6]