W 1932 wydał pierwszą publikację pt. Szczątki flory pierwotnej w jarze Dniestru. Studia na Uniwersytecie Warszawskim ukończył w 1934. Pracę doktorską obronił w 1937, w latach 1937–1946 pracował jako asystent w Ogrodzie Botanicznym UW w Warszawie. W okresie przedwojennym jego badania dotyczyły głównie geografii roślin, w tym flory Podola, w 1937 ukazała się jego praca Elementy flory polskiego Podola, opublikowana w „Planta Polonica”. W 1946 otrzymał tytuł docenta, w 1950 został członkiem Polskiej Akademii Umiejętności.
Po II wojnie światowej zajął się cytogenetyką roślin i genetyką molekularną. W 1949 klasyczna genetyka miała ustąpić miejsca łysenkizmowi – „nowej biologii” obowiązującej w okresie stalinowskim w Związku Radzieckim i krajach bloku komunistycznego. Propagatorami łysenkizmu w Polsce byli wówczas tacy naukowcy jak Włodzimierz Michajłow, Kazimierz Petrusewicz czy rektor UJ, Teodor Marchlewski. Gajewski należał do nielicznego grona polskich biologów, którzy odmówili wykładania łysenkizmu. W związku z tym nie mógł prowadzić zajęć ze studentami, pozwolono mu jednak na pracę w Ogrodzie Botanicznym UW. W 1954 otrzymał tytuł profesora nadzwyczajnego. 19 stycznia 1955 został odznaczony Medalem 10-lecia Polski Ludowej – Uchwała Rady Państwa z dnia 19 stycznia 1955 r.