Criado en el seno de una familia propietaria de una plantación de algodón, estudió durante varios años medicina y odontología, aunque pronto abandonó sus estudios para dedicarse por completo a su vocación de inventor. Descubrió ésta cuando ayudó a su padre a construir y perfeccionar una maquina de sembrado de semillas de algodón. Fue éste el comienzo de una larga carrera llena de éxitos como inventor, que le llevó en 1839 a perfeccionar una hélice para barcos de vapor (unos meses antes se le otorgó a John Ericson una patente de un invento similar al de Gatling).
En 1844 decidió emigrar a San Louis, donde tomó como base una máquina que había inventado junto a su padre para la realización de la siembra de algodón y la adaptó a la siembra del arroz, del trigo y de otros cereales. Este nuevo sistema de maquinaria, adaptada por las plantaciones, revolucionó el sistema agrícola de los Estados Unidos. Fue, además, uno de los primeros inventos que proporcionaron a Gatling una gran fortuna.
Sin embargo, un ataque de viruela le hizo volver a estudiar la carrera de medicina que había abandonado unos años antes para dedicarse a la invención de máquinas. Se licenció en el Colegio de Medicina de Ohio en 1850, y el mismo año que terminó sus estudios desarrolló un arado propulsado con vapor, fruto de la dedicación que durante toda esta década había mantenido con la intención de mejorar la maquinaria agrícola.
Cuando estalló la Guerra Civil Americana, Gatling empezó a pensar en el diseño de un arma que disparara a gran velocidad. En 1862, un año después de idear su diseño, patentó la ametralladora, que a la postre sería el invento con el que pasara a la historia. Ésta consistía en un grupo de seis a diez barriles colocados longitudinalmente en un eje y girado manualmente con una manivela. El arma, cuando Gatling la inventó, podía disparar a una velocidad de 350 vueltas por minuto.
Sin embargo, la guerra terminó mucho antes de que su uso se hiciera oficial, ya que no fue hasta 1865 cuando el ejército norteamericano le comprara su arma, ejemplo que siguieron unos años más tarde algunos países de Europa. En 1870 Gatlin abrió una nueva fabrica en Hartford y allí continuó mejorando su arma que, en 1882, alcanzó la velocidad de 1.200 vueltas por minuto. No obstante, y pese a esta mejora, las ventas de la ametralladora bajaron debido a que llegó el arma automática de Hiram Maxim. Fue entonces cuando vendió la patente a la Colt Fire Arms Company. Gatlin continuaría investigando nuevas maquinarias hasta el final de sus días.
