Durant la seva joventut aprengué a tocar diversos instruments, i més tard adoptà principalment la guitarra. Els anys cinquanta formà el seu primer grup, i el 1963 conegué Caetano Veloso , amb el qual col·laborà i juntament amb ell fou pioner de l’estil anomenat tropicalismo. Es graduà el 1964 en administració d’empreses a Bahia, i posteriorment treballà alguns anys en publicitat. El 1965 enregistrà el seu primer disc, Louvaçao, que obtingué un gran èxit. A causa de les lletres de les seves cançons, el 1969 el govern militar brasiler empresonà Gil i Veloso uns quants mesos. Posteriorment anà a Londres i als EUA i els anys setanta i vuitanta col·laborà amb grups de rock com Pink Floyd, Yes i els músics de reggae Jimmy Cliff i Bob Marley, a més dels noms més destacats de la música brasilera (Veloso, Maria Bethânia, Milton Nascimento, etc.). Alternà estades al Brasil, als EUA i a Europa i en diversos països africans mentre desenvolupava una prolífica carrera com a cantautor en un estil personal i eclèctic que a partir d’una base tradicional brasilera incorpora influències molt diverses, que comprenen des del rock, el jazz i el reggae fins a la música tradicional africana. De la seva nombrosa discografia hom pot esmentar Expresso 2222 (1972), Refazenda (1975), Refavela (1977), Nightingale (1979), Parabolicamará (1991), Quanta Live (1998, premiat amb un Grammy el 1999), As Canções De Eu, Tu, Eles (2001), Eletracústico (2004), que li valgué un segon Grammy el 2005, Gil luminoso (2007) i Banda Larga Cordel (2008). S’inicià en política al principi de la dècada de 1980, alineat amb posicions d’esquerra progressivament influïdes per l’ecologisme. Fou secretari de Cultura de Salvador (1987-88), i posteriorment en fou regidor (1989-92), càrrec des del qual presidí diversos organismes de la ciutat. El 1989 ingressà al Partido Verde, i l’any següent fundà l’organització de defensa del medi ambient Onda Azul, que presidí fins el 2002. Els anys noranta ocupà també càrrecs vinculats al Ministeri de Cultura. El 2002, a instàncies del president Lula da Silva, fou nomenat ministre de Cultura. Dimití el 2008 per a centrar-se en l’activitat musical. A banda dels premis per cançons i àlbums, la seva trajectòria ha rebut nombroses distincions, entre d’altres l’orde nacional del Mèrit de França (1997), el títol de gran oficial de la Legió d’Honor (2005), el premi Polar (2005) i la Medalla d’Or del mèrit en les belles arts del govern espanyol (2005).