Né en 1936 à Paris, Gilbert Amy obtient à la fin de ses études secondaires le premier prix au Concours général de philosophie. Il décide alors de s'orienter définitivement vers la musique et entre au Conservatoire de Paris où il sera l'élève de Simone Plé-Caussade, Henriette Puig-Roget, Darius Mihaud et Olivier Messiaen.
En 1958 ses Mouvements, sont créés par le Domaine musical. Ses œuvres seront présentées dans les hauts lieux de la création musicale : Donaueschingen, Darmstadt, Biennale de Venise, Festival de Royan, Automne de Varsovie... Il séjournera une année à Berlin, comme boursier de la Fondation Ford.
C'est en 1967, à l'âge de 31 ans, qu'il succède à Pierre Boulez à la direction des concerts du Domaine musical, et ce jusqu'au printemps de 1974, date à laquelle cesseront les activités de l'ensemble.
Parallèlement, Gilbert Amy a poursuivi une carrière de chef d'orchestre en France et à l'étranger, dirigeant un répertoire très étendu. En 1976, il fonde le Nouvel Orchestre Philharmonique de Radio France, dont il sera le premier chef d'orchestre et le directeur artistique jusqu'en 1981. Il assure avec cette formation près de cent concerts et enregistrements, ainsi que plusieurs tournées en France et à l'étranger. Citons, parmi les activités pédagogiques entreprises à l'époque, la session de direction d'orchestre du centre Acanthes en 1979 avec György Ligeti.
En 1982, il enseigne la composition et l'analyse musicale à l'université américaine de Yale. Il a été directeur du Conservatoire national supérieur de musique de Lyon de 1984 à 2000. Malgré toutes ces activités d’interprète, de directeur artistique et de pédagogue, Gilbert Amy a composé sans discontinuer depuis le milieu des années 50. Dans un catalogue riche en pièces instrumentales, de chambre et pour ensembles, la voix et le texte occupent une place toute particulière, depuis Œil de fumée en 1956 jusqu’à son opéra Le Premier Cercle, quarante ans plus tard. Mais l’orchestre a été également au centre de sa réflexion sur le son et l’espace organisés, réflexion qu’il n’a cessé d’approfondir depuis Chant (1968/69) jusqu’à Orchestrahl (1989), Trois Scènes (1996), L'espace du souffle (2007) récemment publié en CD par l'Orchestre Philharmonique de Monte-Carlo.
Gilbert Amy a reçu en 1979 le Grand Prix national de la musique, en 1983 le Grand Prix de la Sacem, en 1986 le Grand Prix Musical de la Ville de Paris, en 1987 le Prix du Disque de l'Académie Charles-Cros et le Prix de la Critique Musicale pour la Missa cum jubilo (1988). En 2004, l'Académie des Beaux Arts lui a décerné le Prix de la Fondation Cino del Duca. Plus récemment, son œuvre Litanies pour Ronchamp (2005) a reçu le coup de cœur de l'Académie Charles Cros et l'Orphée du meilleur enregistrement de musique lyrique contemporaine de l'Académie du disque lyrique (2014).
Gilbert Amy est membre de l’Institut (Académie des Beaux-Arts) depuis 2013
Sa musique est publiée par Durand / Universal Classical Music.