Fue el pequeño de los hijos de los reyes Alfonso XIII (1886-1941) y Victoria Eugenia (1887-1969). Nació en el Palacio Real de Madrid. Al día siguiente de la proclamación de la II República (15 de abril de 1931) acompañó a su familia al exilio. Gonzalo, como su hermano mayor Alfonso padeció hemofilia enfermedad que afectó a algunos descendientes de la reina Victoria del Reino Unido. Murió prematuramente el 13 de agosto de 1934 en Krumpendorf, Carintia, a consecuencia de una hemorragia interna producida por un accidente tráfico poco importante. De esta misma forma fallecería pocos años después su hermano Alfonso. Gonzalo, todavía joven, murió soltero y sin hijos. Fue enterrado en Austria. En 1985 el rey Juan Carlos I ordenó el traslado de sus restos, junto con los de sus dos hermanos fallecidos, al Monasterio de El Escorial.