Fils d'un architecte, Gaston Modot s'intéressa à la peinture et fréquenta des artistes comme
Picasso et Modigliani, mais aussi des écrivains (Blaise Cendrars). Après s'être essayé à la peinture, il a créé des décors de cinéma et de ce fait est devenu acteur. Dès 1909, il se consacra au cinéma et participa à l'aventure comique de la bande des « Pouittes », avec Jean Durand. Il joua dans les séries Onésime et Calino. Avec Joë Hamman, il tourna, en Camargue, des séries de western.
Après guerre, Gaston Modot s'intéressa davantage au cinéma intellectuel français. Il prit part aux projets de Louis Delluc, Germaine Dulac ou
Abel Gance. En 1930, il est dans L'Âge d'or de Buñuel, puis enchaîne des rôles marquants : Fantômas de Paul Fejos,
Sous les toits de Paris de
René Clair,
La Bandera de
Julien Duvivier, Lucrèce Borgia d'
Abel Gance. Il collabore beaucoup ensuite avec
Jean Renoir :
La Grande Illusion (1937),
La Marseillaise,
La vie est à nous (1937), La Règle du jeu (1939),
French Cancan (1954). On le trouve aussi dans Pépé le Moko (
Julien Duvivier), Casque d'or (
Jacques Becker),
Les Enfants du paradis (Marcel Carné), une filmographie impressionnante. Il avait gardé de son expérience d'acteur de cinéma muet une gestuelle très expressive.