Nacque a Brescia nel 1810, nipote da parte di madre del noto ingegnere Pietro Paleocapa. Frequentò il ginnasio a Venezia, per laurearsi poi nel 1831 ingegnere architetto all’Accademia di belle arti di Padova. Due anni dopo entrò nel genio civile, allora sotto la guida dello zio, per occuparsi di idraulica e geodesia e sovrintendere alla costruzione di strade. Ottenuta la cattedra di architettura civile e idraulica presso la Scuola per ingegneri e architetti dell’Università di Padova, divenne ordinario nel 1845. Pur dedicandosi prevalentemente a lavori pubblici di idraulica, si occupò anche di ponti, strade, muri di sostegno e terrapieni, ferrovie, affiancando agli studi teorici la professione sul campo. Insieme a Domenico Turazza e Alberto Cavalletto, fece parte della commissione nata per salvare Verona dalle inondazioni dell’Adige e si occupò anche della laguna di Venezia con lavori sul porto del Lido e sul movimento di marea.

Sul piano politico il Bucchia fu coinvolto nelle lotte risorgimentali e fu parte della classe dirigente della nuova Italia. Nella prima guerra di indipendenza fu a capo di un battaglione volontario di studenti fra quelli sconfitti a Sorio, e in seguito alla caduta di Padova dovette riparare a Venezia, guidata allora dal governo provvisorio di cui faceva parte anche lo zio, dove combatté come capitano del genio. La restaurazione del governo austriaco lo allontanò dall’insegnamento fino al 1851. Divenuto italiano anche il Veneto, il Bucchia fu eletto deputato per quattro legislature, e dal 1883 senatore. Pur precedendo il Favaro di oltre una generazione e non intrattenendo con lui rapporti di particolare familiarità, Gustavo Bucchia fu fra gli elementi di spicco della scuola ingegneristica padovana, che vide Antonio Favaro prima studente e poi professore. Insieme al Favaro e a suo suocero Domenico Turazza fu socio dell’Istituto veneto, e proprio il Turazza lo commemorò in una delle sedute seguite alla morte che nel 1889 lo aveva colto a Resiutta, in provincia di Udine.