Gabriel Gustafson spilte en nøkkelrolle for etableringen av et bedre vern av fornminner. Han var dessuten en pioner når det gjaldt systematisk kartlegging av faste fortidsminner i Norge og stod for utgravingen og konserveringen av skipsgraven på Oseberg.
Gustafson begynte å studere arkeologi i Uppsala 1871, avla lisensiateksamen 1889 og ble utnevnt til æresdoktor ved Uppsala universitet 1907. Fra 1881 var han amanuensis ved Uppsala universitet og utførte i årene 1875–89 sesongvise feltundersøkelser i Bohuslän, Halland og på Gotland. 1889 ble han ansatt som konservator ved Bergens Museum med store oppgaver ved den arkeologiske og kulturhistoriske samlingen, bl.a. gjennomførte han flere større utgravninger i Jærbygdene. Etter at Oluf Rygh døde 1899, ble Gustafson 1900 utnevnt til professor ved universitetet i Kristiania og bestyrer av Universitetets Oldsaksamling. Her fikk han den store oppgaven å flytte de store samlingene fra de gamle universitetsbygninger til det nybygde Historisk Museum på Tullinløkka. Dette utførte Gustafson på en utmerket måte, og samlingene ble åpnet oktober 1904.
Om lag på samme tid fikk Gustafson en oppgave som kom til å fylle resten av hans liv, utgravingen av vikingskipsgraven på Oseberg og påfølgende preparering, montering og utstilling av dette funnet. Eieren av gården Oseberg ved Tønsberg hadde sommeren 1903 begynt å grave i en stor haug. Da Gustafson samme år fikk i sin hånd en tregjenstand fra haugen, forstod han at han stod overfor et sensasjonelt funn. Gjenstanden var nemlig en rorpinne. Det viste seg da snart at rorpinnen tilhørte et ganske godt bevart vikingskip. Gårdbrukeren på Oseberg var imidlertid ivrig etter økonomisk gevinst. Han ville selge til høystbydende, og det gikk rykter om at utenlandske interesser ønsket å kjøpe vikingskipet og alt som var i det. Gustafson satte hele sin autoritet inn på å hindre dette og klarte å få departementet til å fremme forslag til lov mot salg av oldsaker til andre land. Denne loven ble vedtatt i mai 1904. Det at et nasjonalt klenodium stod i fare for å bli solgt til utlandet, ble en vekker for allmennheten og de politiske myndigheter og var sterkt medvirkende til at Stortinget 1905 vedtok lov om fredning og bevaring av fortidsminner.
En forutsetning for at loven skulle kunne fungere, var et brukbart register over fornminner. Ved hjelp av en særskilt stortingsbevilgning fikk Gustafson derfor satt i gang registreringsarbeid i Østfold som ledd i en ordentlig kartlegging av faste fornminner.
Som vitenskapsmann har Gustafson ikke etterlatt seg mye i skrevet form. I artikkelen Den norske oldforskning: et tilbakeblik og et fremtidsprogram sammenfattet han norsk arkeologis historie, dels i et internasjonalt perspektiv. Fremfor alt drog han opp linjene for fremtiden ved å tegne en storslått visjon. Her finnes også den argumentasjon som ble sentral da lov om fredning og bevaring av fortidsminner skulle utformes. Hans eneste større arbeid, Norges Oldtid, som utkom 1906, var den første samlede oversikt over norsk arkeologi. Den bærer i noen grad preg av det som for Gustafson selv var det avskyeligste av alt, hastverk.
Gustafson la den institusjonelle og organisatoriske grunnen for en nasjonal arkeologi i Norge, og hans betydning for norsk arkeologi som fødselshjelper for fornminneloven kan knapt overvurderes. Også hans arbeid med Osebergfunnet har skaffet ham varig ry og ble belønnet med utnevnelse til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden 1911.. Til tross for dette tyder etterlatte brev på at han ikke følte seg virkelig hjemme i Norge, men ønsket seg tilbake til Sverige. Han følte mange av oppgavene tunge, og brevene fra den siste tiden – da han var tynget ned av sykdom – vitner om en viss bitterhet og resignasjon.