Ростислав Гаврилович Горелов родился в семье живописца Гавриила Никитича Горелова, был старшим ребенком в семье. Брат художницы Галины Гореловой-Азгур (жена скульптора Заира Азгура) и художника Юрия Горелова.
В сентябре 1933 года поступил на художественное отделение Московского полиграфического института.28 декабря 1933 года репрессирован вместе с группой студентов по обвинению в участии в контрреволюционной террористической группе «Голубая лилия» , осужден на 2 года.
В заключении работал в художественной мастерской Темниковского ИТЛ под руководством художника В. М. Эссена. Досрочно освободился в 1935 году благодаря ходатайству отца, в 1956 году реабилитирован.
В 1942 окончил Московский художественный институт, выполнил дипломную работу под руководством Г. Г. Ряжского.Член Союза художников с 1942 года.
С того же года участвовал в выставках. Автор тематических картин, посвященных Великой Отечественной войне и темам ГУЛАГа. Один из ярких представителей соцреализма.Участвовал в Великой Отечественной войне.
С 1961 преподавал в Московском педагогическом институте.Произведения хранятся в Музее истории Москвы, Музее истории ГУЛАГа (Москва), музеях Ярославля, Волгограда, Ульяновска, Перми, других собраниях России, Германии, Франции, Италии, Англии.Картины Ростислава Горелова стали основной частью экспозиции выставки полотен, написанных политзаключенными (Москва, Новый Манеж, январь 2008), выставлялись на выставке «Династия» в Волоколамском Кремле вместе с произведениями других представителей семьи Гореловых (март 2009). Ростислав Горелов участвовал в оформлении мемориального комплекса на Поклонной горе.Оставил воспоминания. Автор учебных пособий по рисунку и живописи.Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве, с отцом Гавриилом Гореловым и братом Юрием Гореловым.