Родился Николай Гамалея в Одессе в уважаемой семье, которая могла гордиться своей родословной. Предки его известны со времён Богдана Хмельницкого. В 1649 году в документах фигурирует некий реестровый казак Черкасского полка Михаил Высоцкий, которого ряд исследователей записывают в польские шляхтичи.

На должность полномочного посла гетмана при османском дворе был назначен молодой казак Григорий Михайлович Высоцкий. Окружение юного султана Мехмеда IV назвало его «Гамалекк», что по-турецки означает «носитель тяжестей». Затем он более трёх десятилетий был лубенским полковником и получил от Мазепы громкий титул «славетный и с породи честное урожоный и державный его милость пан».

Николай Фёдорович Гамалея

И это вполне реальная историческая личность в отличие от придуманного Тарасом Шевченко атамана из одноимённой поэмы. «Мне и самому интересно, кто этот казацкий атаман Гамалея. Может, с помощью специалистов по родословным удастся установить то, что не смогли до сих пор шевченковеды», – заметил внук академика и его полный тёзка, недавно скончавшийся киевский профессор-онколог.

Турецкое прозвище стало старшинской фамилией. Брат гетманского посла, Андрей Михайлович Высоцкий-Гамалея был генеральным малороссийским есаулом. Его потомство было плодовито, жило долго и разделилось на несколько ветвей, внесённых в VI часть родословной книги Черниговской и в I, II и III части родословной книги Полтавской и Екатеринославской губерний.

Дед учёного, статский советник Михаил Леонтьевич Гамалея стал первым эпидемиологом в этом роду, издав в 1792 году монографию «О сибирской язве и ея народном лечении, с прибавлением о скотском падеже и о осторожностях, бываемых во время падежа».

Гамалея-дед одним из первых лекарей прививал детей от оспы.

Старшие сыновья Михаила Леонтьевича дослужились до очень высоких гражданских чинов: Николай Михайлович – действительный тайный советник и товарищ министра государственных имуществ, а Михаил Михайлович – сенатор, тайный советник.

Их брат Фёдор таких высот не достиг, участвовал в наполеоновских войнах и поселился в Одессе, где некоторое время возглавлял коммерческий суд и ушёл в отставку в чине полковника.

Николай Фёдорович стал последним, двенадцатым ребёнком в семье.