Ügyelő volt a Hunnia Filmgyárban, majd a római filmfőiskolán (Centro Sperimentale di Cinematografia) mélyítette el ismereteit, ahol filmelméletet, filmtörténetet, vágást tanult. 1961-ig ugyanitt docensként tevékenykedett.
Itthon a Budapest Filmstúdió munkatársaként híradókat készített asszisztensként, alapító tagja volt a Balázs Béla Stúdiónak. Alkotói pályája a Budapest Filmstúdió jogutódjánál, a IV. Stúdióban folytatódott, Nemeskürty István irányításával.
Dokumentaristaként indult, Pályamunkások című rövid mozgóképe (főiskolai vizsgadarabja) a fizikai munkát tette vizuális és akusztikus hatáselemmé, ritmusalkotó tényezővé. A Sára Sándor rendezte Cigányok operatőreként a hazai valóság egyik alapproblémájáról adott látleletet.
Tiszai filmtanulmányai vezettek Sodrásban című első és mindjárt nemzetközi sikerű játékfilmjéhez, amely a népből származó értelmiségi ifjúság felelősségéről szól. Mészöly Miklós kisregényéből készült a Magasiskola, amelyet a pusztuló magyar faluról készült lírai beszámolója, a Holt vidék követett.
Bartók Béla, és általában a zene kezdettől fogva meghatározó élménye volt, Orfeusz és Eurydiké című filmje Gluck muzsikájának képi megjelenítése, egyszersmind filozofikus átgondolása az emberi élet értelmének.
További emlékezetes alkotása a Zöldár, a Keresztelő, a Peer Gynt, az Örökségünk, a Vámhatár, a Krónika, a Naponta két vonat, a Legato, a Haláltánc, a Cserepek, a Római szonáta, az Isten teremtményei, az Éjszaka, a Gyökerek (Bartók-sorozat), a Rendhagyó párizsi leltár és a Keralai mozaikok.
Munkásságát számos kitüntetéssel ismerték el: 1963-ban a Karlovy Vary-i filmfesztivál fődíjával, 1965-ben a filmkritikusok díjával, 1969-ben Balázs Béla-díjjal tüntették ki, 1970-ben a cannes-i fesztivál különdíját kapta. 1981-ben érdemes művész lett, 1991-ben Kossuth-díjat kapott, 1999-ben megkapta a Magyar Filmszemle életműdíját. 2005-ben elnyerte a Magyar Mozgókép Mestere címet.
Gaál István szerepel az idei Prima Primissima Díj magyar színház- és filmművészet kategóriájának jelöltjei között. Gaál Istvánt a Magyar Filmművészek Szövetsége és a Magyar Mozgókép Közalapítvány saját halottjának tekinti. Temetéséről később intézkednek.
