Cartografou Timor, Niassa, Congo, Zambézia, Barotze e São Tomé e Príncipe, tendo assinado também diversos trabalhos na área da geografia, da navegação, da história náutica e dos descobrimentos.

Gago Coutinho foi um dos pioneiros da aviação portuguesa, tendo desenvolvido o sextante de horizonte artificial, um dispositivo de navegação aérea para a medição da altura de um astro, sem recurso ao horizonte de mar e, conjuntamente com o capitão-tenente Artur de Sacadura Freire Cabral, inventou ainda um "corretor de rumos", que compensava o desvio causado pelo vento. Estes instrumentos foram testados com sucesso, na primeira travessia aérea Lisboa-Funchal, realizada por esta dupla no dia 22 de março de 1921, no hidroavião Felixtowe F-3.

Este voo foi o ensaio para uma travessia ainda mais temerária, que ambos os oficiais da Marinha Portuguesa realizaram, e que é um marco indelével da história da aviação portuguesa (e mundial): a primeira travessia aérea do Atlântico Sul, a bordo do hidroavião Fairey III D Mkll, batizado «Lusitânia». A viagem, com destino ao Rio de Janeiro, assinalou o primeiro centenário da independência do Brasil, e foi iniciada em Lisboa, a 30 de março de 1922.

Este feito granjeou-lhe várias distinções, tendo sido promovido a contra-almirante e agraciado com a Grã-Cruz da Antiga e Muito Nobre Ordem Militar da Torre e Espada, do Valor, Lealdade e Mérito (1922) e com a Grã-Cruz da Antiga, Nobilíssima e Esclarecida Ordem Militar de Sant'Iago da Espada, do Mérito Científico, Literário e Artístico (1922). Ao longo da sua vida foi agraciado com as seguintes honrarias: Comendador (1919), Grande-Oficial (1920) e Grã-Cruz (1922) da Ordem Militar de São Bento de Avis; Grã-Cruz da Ordem do Império Colonial (1943); Grã-Cruz da Ordem Militar de Nosso Senhor Jesus Cristo (1947), entre outras condecorações estrangeiras.