Urodzony w Szwajcarii pianista studiował m.in. w Bostonie i słynnej nowojorskiej Juilliard School of Music.

Jest członkiem prestiżowego Chamber Music Society of Lincoln Center i laureatem wielu międzynarodowych konkursów pianistycznych.

W roku 2002 wygrał konkurs Fundacji Waltera W. Naumburga. Zdobywał laury na konkursach w Cleveland i Dublinie.

Jest zwycięzcą i laureatem szeregu nagród specjalnych Międzynarodowego Konkursu Muzycznego w Genewie w roku 2006.

Występował m.in. w: Boston Symphony Hall, Herbst Theatre w San Francisco, Severance Hall w Cleveland, Victoria Hall w Genewie, Tokyo Opera City Concert Hall, Bridgewater Hall w Manchester, Filharmonii Narodowej w Warszawie.

W swym rozległym repertuarze pianistycznym prezentuje z powodzeniem dzieła Bacha, kompozycje romantyczne jak i utwory Xenakisa.

Występuje jako solista i jako kameralista. Współpracuje z artystami tej miary co Kim Kashkashian, Ida Kavafian, Cho-Liang Lin, Heinz Holliger, Paul Neubauer, David Shifrin, Gary Hoffman, Carter Brey, i Yo-Yo Ma. Gilles Vonsattel bardzo często występuje na antenie radiowej a szczególnie w programach Radio France Musique, BBC i CBS. Ma na swoim koncie nagrania utworów Beethovena, Liszta i Bartóka wydane przez PanClassics i Deutsche Gramophon.