Gautier war Sohn eines Arztes und entschied sich im chemischen Labor der Medizinischen Fakultät in Montpellier Chemie zu studieren, wozu er nach Paris zu Charles Adolphe Wurtz ging. Er war Mitarbeiter am chemischen Labor der Medizinischen Fakultät in Paris, wurde 1874 Leiter des Labors für biologische Medizin und 1884 Professor. 1912 wurde er emeritiert.
1866 isolierte er erstmals Isonitrile bei der Umsetzung von Silbercyanid mit Methyliodid im Labor von Wurtz, womit er 1869 promoviert wurde. Später befasste er sich mit Biochemie und forensisch-medizinischen Themen (Leichengifte, Arsenausbreitung in Gewebe).