Gilmour's Rattle That Lock toppade det officiella diagrammet nästan 20.000 exemplar före Del Reys skiva, Honeymoon.
Det är gitarristens andra solo nummer ett, efter 2006 års On An Island. Han toppade senast sjökorten i november, med Pink Floyd's The Endless River.
"Det är spännande att få en nummer ett", sade han. "Vi vill alla nå toppen, hur länge vi än har hållit på."
Gilmour överträffade lätt tävlingen i en stor vecka för nya releaser. Han var med i Top 40 av nya album från Keith Richards, Drake & Future och Gabrielle Aplin.
Cliff Richard gjorde sitt 43:e topp 10-album med den största hits-kollektionen 75 på 75, som landade på nummer fyra.
Och countrysångerskan Ryan Adams gjorde också ett nytt framträdande vid 19, tack vare hans "cover album" av Taylor Swift's 1989.
Originalet var två platser högre, markerar sin 48: e vecka i topp 40.
I singeldiagrammet tillbringade Justin Bieber en tredje vecka på nummer ett med sin tropiska dansbana, vad menar du? - som streamades 3,2 miljoner gånger under den senaste veckan.
Den kanadensiska sångaren har en kamp på händerna nästa vecka från Sam Smiths Bond tema, Writing's On The Wall, som redan har toppat iTunes diagrammet efter åtta timmar till försäljning.
På andra ställen i topp 40 fick Ellie Goulding sin tionde topp 10 träff med On My Mind - den första singeln från hennes kommande album Delirium.
Låten släpptes ursprungligen i torsdags, vilket gör den chart-berättigad i 24 timmar, under vilken tid den nådde nummer 165. Den här veckan klättrade den 158 platser att landa på nummer sju.
Andra nya poster inkluderade Runnin' (Lose It All), ett samarbete mellan Beyonce och den brittiska producenten Naughty Boy, som debuterade klockan 11.
One Direction's Infinity, som blev tillgänglig på tisdagen för att sammanfalla med tillkännagivandet av bandets femte album, Made In The AM, gjorde sitt första diagram som visar på nummer 36.
Förutom Sam Smith, denna vecka ser nya singlar från Little Mix och Rudimental med Ed Sheeran.
New Order, Disclosure, Chvrches och tidigare Westlife medlem Shane Filan kommer alla att kämpa för att göra nummer ett album.
Lana Del Rey har nekats sin tredje på varandra följande nummer ett på det brittiska album diagrammet av Pink Floyd-stjärnan David Gilmour.