Llicenciat per la Universitat de Barcelona (1970), amplià estudis a la Facultat de Dret comparat d’Estrasburg, on es graduà el 1973. Especialitzat en dret civil i mercantil, l’any 1971 cofundà el despatx Gay-Vendrell, amb seus a Barcelona, Madrid, Vic i Buenos Aires.
Membre del Col·legi d'Advocats de Barcelona, del qual ocupà el càrrec de degà del 1989 al 1997, en 1993-2001 fou president del Consell General de l'Advocacia Espanyola, membre del Consell d'Estat i president de la Unió Professional d’Advocats.
A Catalunya ha estat president de l’Associació Catalana d’Arbitratge (1989-97), que té al seu càrrec el Tribunal Arbitral de Barcelona (TAB), membre del Consell Assesor per al Desenvolupament Sostenible de la Generalitat de Catalunya (1998-2001) i del Consell de la Informació de Catalunya (1997-2001), patró de la Universitat Ramon Llull (1997-2001) i membre del Patronat de la Fundació de la Junta Constructora del Temple Expiatori de la Sagrada Familia (1999-2001). Des del 2007 és membre de l'Acadèmia de Jurisprudència i Legislació de Catalunya.
Ha estat també àrbitre de la Comissió Internacional de Comerç de París en diverses ocasions, vicepresident de l’Associació Internacional de Dret de l’Esport (1994-2001) i des del 2006 és membre del consell de redacció de Thomson-Aranzadi (2006), editorial dedicada a la publicació d’obres jurídiques, fiscals i de mitjans de comunicació.
Ha dut a terme una tasca molt rellevant en la defensa dels drets humans, tant en l’àmbit català, com en l’estatal i en l’internacional: ha estat el fundador de l’Institut de Drets Humans de Catalunya (1983) i el seu primer director fins el 2001, president de la Comissió de Drets Humans de la Federació de Col·legis d’Advocats d’Europa (1993-2001), federació de la qual fou membre fundador i primer president (1992-93). Del 1987 al 1998 fou secretari general i president del Secretariat de Juristes Catòlics Pax Romana.
Ha participat també en missions internacionals de drets humans a Xile, amb motiu de la declaració de l’estat de setge (1986), i a Colòmbia (1988), arran de l’actuació de la policia i l’exèrcit enfront al narcotràfic, i fou promotor de les jornades sobre drets humans, democràcia i terrorisme arran dels assassinats per ETA de Fernando Múgica Herzog i Francesc Tomàs i Valiente (1996) i de la Declaració dels professionals de la justícia contra el racisme (1997), que rebé el suport d’institucions jurídiques europees.
Magistrat del Tribunal Constitucional espanyol d’ençà de l’any 2001, emeté un vot particular a la sentència de l'Estatut d’Autonomia de Catalunya del 2006. Tot i que des del novembre del 2010 li havia caducat el càrrec, en accedir Pasqual Sala a la presidència del Tribunal Constitucional, en fou elegit vicepresident (gener del 2011). No obstant això, a causa del bloqueig constant, d’origen polític, de la renovació dels càrrecs, al juny del 2011 presentà la dimissió juntament amb dos magistrats més, dimissió que no fou acceptada pel president fins el juny del 2012, que fou rellevat del càrrec.
Entre altres, ha estat distingit amb la Creu d’Honor (19950) i la Gran Creu (2005) de Sant Raimon de Penyafort del Ministeri de Justícia espanyol, amb la Gran Creu del Mèrit en el Servei de l’Advocacia (1996), i els títols de Cavaller de l’Orde Nacional de la Legió d’Honor de la presidència francesa (1995) i de Cavaller de l’Orde al mèrit de la República Italiana (1995). Al juny del 2017, la seva filla Maria Eugènia Gay i Rosell (Barcelona 1975) fou elegida degana del Col·legi d'Advocats de Barcelona.