Gaston Palewski est né le 20 mars 1901 à Paris. Son père était industriel..

Il fait des études de Lettres à la Sorbonne où il obtient une licence puis à l'Ecole des Sciences Politiques, à l'Ecole du Louvres et à Oxford.. En 1924 et 1925, il est membre du cabinet du maréchal Lyautey alors Résident Général au Maroc. Il est licencié ès lettres de la Sorbonne. Ses premiers patrons sont le Maréchal Lyautey et Paul Reynaud. Pendant la guerre, il effectue de nombreux vols militaires. Il rejoint de Gaulle à Londres en 1940. Il participe à des combats contre les Italiens en Ethiopie. Il est directeur du cabinet du général de Gaulle de 1942 à 1946. En 1951 il est élu député RPF de la Seine et, de 1953 à 1955, il est vice-président de l'Assemblée Nationale. Il est ministre délégué auprès du président du conseil Edgar Faure, du 23 février au 6 octobre 1955.

En 1928, collaborateur de Paul Reynaud, Gaston Palewski devient son directeur de cabinet au Ministère des Finances de 1931 à 1939. Mobilisé au moment de la déclaration de guerre à l'Allemagne comme lieutenant dans l'Armée de l'Air, il demande à être affecté à une unité de bombardement. Muté à la 34ème Escadre de Bombardement, il y effectue de nombreux vols de guerre. D'Afrique du Nord où il se trouve avec son unité, il refuse l'armistice et, prônant autour de lui le ralliement à la France Libre, il s'évade et rejoint le général de Gaulle à Londres en août 1940.

Nommé Directeur des Affaires Politiques de la France Libre, il souhaite continuer à se battre et, nommé en 1941 au commandement des Forces Aériennes Françaises Libres d'Abyssinie, il conduit le combat contre les forces italiennes et le blocus de Djibouti.. Il effectue de nombreuses missions à basse altitude sur les lignes italiennes et sur Djibouti très fortement défendu par la défense antiaérienne. Il commande ensuite les Forces Françaises Libres de l'Est Africain avant d'être nommé, en septembre 1942, directeur du cabinet du général de Gaulle.

Gaston Palewski termine la guerre avec le grade de lieutenant-colonel et reste directeur du cabinet du général de Gaulle jusqu'à la démission, en janvier 1946, du chef du Gouvernement Provisoire. Il est ensuite l'un des fondateurs du Rassemblement du Peuple Français en 1947 dont il devient membre du Conseil de Direction.  

En 1951 il est élu député de la Seine et, de 1953 à 1955, vice-président de l'Assemblée Nationale.

En février 1955, il participe au gouvernement Edgar Faure.

De 1957 à 1962, il est nommé ambassadeur de France à Rome puis, le 14 avril 1962, est appelé par George Pompidou au poste de Ministre d'Etat chargé de la Recherche Scientifiqueet des Questions Spatiales.

En Londres et de 1945 à 1974 Gaston Palewski est l'amant de l'écrivaine Anglais Nancy Mitford.

En 1964 Gaston Palewski a épousée Violette de Talleyrand-Périgord, duchesse de Sagan (née en 1915), fille d'Hély de Talleyrand-Périgord, prince de Sagan et de la princesse née Anna Gould.

La leucémie qui lui a été mortelle est peut-être dûe à l'irradiation lors de l'accident de Béryl.

Il eut une grande influence dans les milieux gaullistes et dans le gouvernement de la France.

Il est le frère du député Jean-Paul Palewski.

De 1965 à 1974, Gaston Palewski occupe la charge de Président du Conseil Constitutionnel. Parallèlement membre de l'Institut, il est président de l'association "France-Italie" et président du Comité Français pour la Sauvegardede Venise.

Ayant quitté la présidence du Conseil Constitutionnel, Gaston Palewski devient président de la Revue des deux Mondes.

Membre de l'Académie des Beaux-Arts, il est également un grand amateur de peinture.

Gaston Palewski est décédé le 3 septembre 1984 à son domicile de Saint-Chéron dans l'Essonne. Il a été inhumé au cimetière de Passy.

• Grand Croix de la Légiond'Honneur
• Compagnon de la Libération- décret du 17 janvier 1946
• Croix de Guerre 39/45 (2 citations)
• Médaille Coloniale avec agrafe "Ethiopie"
• Croix du Combattant Volontaire 39/45