Система образования в годы юности С. Гамалии в Киево-Могилянской академии оставалась в сущности той же, что и при обучении там Г. Сковороды. Однако некоторые изменения произошли в подаче философии. От старого, утвердившегося еще во времена П. Могилы и И. Гизеля, неосхолостического аристотелизма, введенного по образцу программ католических коллегиумов первой половины XVII века, уже отошли. В качестве основы философского образования в Киеве была принята система Лейбница-Вольфа в ее изложении Бавмейстером, господствовавшая в университетах протестантских городов Германии. Это приобщало студентов к духовным поискам Европы, готовило к дальнейшему восприятию новейших идейных веяний с Запада.
Из официальных документов академии известно, что в 1765 году С. Гамалия уже числился отбывшим в Петербург. О своей alma mater он сохранил теплые воспоминания на всю жизнь и, уже работая, вскоре после переезда в северную столицу, преподавателем в Морском кадетском корпусе, отправлял в библиотеку Киево-Могилянской академии новые книги, одна из которых имела масонский характер. При этом в сопроводительных письмах С. Гамалия называл ее студентов «милостивыми государями, любезными во Христе братьями, жителями великих киевской бурсы селений».
Пробыв несколько лет преподавателем в кадетском корпусе, а затем на службе в Сенате, С. Гамалия к середине 70-х годов оказывается на службе при генерал-фельдмаршале графе Захаре Григорьевиче Чернышове, президенте Военной коллегии, назначенном в 1775 году наместником присоединенных к России по первому разделу Польши (1772) областей Северной и Восточной Белоруссии, на базе которых были созданы Полоцкая и Могилевская губернии. Он становится начальником канцелярии графа, прекрасно зарекомендовав себя на этом посту. С переводом 3. Чернышова на должность московского генерал-губернатора в 1782 году, С. Гамалия становится при нем управляющим канцелярией Московского наместничества.
Переехав в Москву, С. Гамалия сразу же включается в работу начавших складываться в Первопрестольной просветительско-масонских кружков. В частности, он близко сошелся с примкнувшим в 1770-х годах к масонам Николаем Ивановичем Новиковым — выдающимся русским просветителем, писателем, журналистом и издателем, выпускавшим в разные годы журналы «Трутень», «Живописец», «Кошелек». Он ратовал за просвещение и выступал против крепостного права, занимался организацией типографий, библиотек, школ и книжных магазинов в Москве и других городах России.
В эти годы С. Гамалия отдается поэтическому творчеству, слагая стихи религиозно-мистического плана. Полученное в Киеве образование позволяло ему переводить многие произведения (преимущественно оккультно-мистического характера) с латинского, немецкого, французского и польского языков. В частности, ему принадлежит первый русский перевод 22 томов произведений немецкого мистика и мыслителя начала XVII века Я. Беме, идеи которого впоследствии произвели столь большое впечатление на Н. А. Бердяева. Просветительские идеалы настолько захватывают С. Гамалию, что после смерти 3. Чернышова в 1784 году он оставляет так удачно начатую и сулившую широкие перспективы государственную службу и всецело отдается общественно-масонской деятельности.
Сам С. Гамалия вступил в масонский орден, судя по всему, еще в годы своей жизни в Петербурге. Верность масонским идеалам, в сочетании с глубокой религиозностью, добротой и бескорыстием, определяла его поступки в те и все последующие годы. Эти качества объясняют данное ему друзьями прозвище «Божьего человека». Бескорыстие его доходило до того, что он отказался от пожалованных ему 300 душ за примерную службу в Белоруссии, сказав при этом, что он не знает, как управиться со своей собственной душой, а потому не может принять на свое попечение три сотни чужих.
От предложений принять во владение крепостных он отказывался и впредь. Следуя евангельским идеалам, он вообще не принимал подарков и жил чрезвычайно скромно, раздавая то, что не расходовалось им от служебных выплат, бедным или пуская эти средства на нужды просвещения. Он говорил, что каждая побежденная дурная привычка есть «шаг к свету», а когда слуга его обокрал и бежал, но затем был пойман, он выхлопотал ему избавление от положенного наказания.
В 1784 году С. Гамалия, теснейшим образом сотрудничая с Н. Новиковым, а также с другими московскими просветителями-масонами, был одним из соучредителей в Первопрестольной Типографической компании, вступив в нее без взноса денег — исключительно в силу своего морального авторитета и беззаветной преданности делу народного образования. Если Н. Новиков занимался прежде всего практической стороной дела, то С. Гамалия выступал как бы в роли его духовного наставника и идейного вдохновителя. Он входил в высшую иерархию масонского братства Москвы, его Главный капитул, где заседал вместе с бароном Шредером, А. М. Кутузовым, Н. И. Новиковым, И. В. Лопухиным, И. С. Тургеневым, князьями Н. Н. и Ю. Н. Трубецкими.