Ses goûts musicaux vont à Bartók, Stravinsky, puis l'École de Vienne. Il va un peu plus tard travailler avec Pierre Boulez à qui il a montré sa Sonate pour piano 1957/59) et étudier avec lui la direction d'orchestre. En 1958, Boulez lui commande une pièce, ce sera Mouvements pour 17 instruments, jouée la même année au Domaine musical. Ses œuvres commencent à être exécutées dans tous les hauts lieux de la création musicale : Donaueschingen (Cantate brève pour soprano, flûte, marimba et vibraphone en 1957), Darmstadt (où il découvre Karlheinz Stockhausen, Bruno Maderna, Luigi Nono, Henri Pousseur) Venise, Royan, Berlin, Varsovie...En 1964, il séjourne à Berlin, dans le cadre de la Ford Foundation où il rencontrera de nombreux artistes, notamment peintres et sculpteurs mais aussi compositeurs et écrivains. En 1967, il prendra la direction des Concerts du Domaine musical jusqu'en 1974, date à laquelle l'ensemble cesse ses activités. En 1973, il est conseiller musical pour la radio à l'O.R.T.F.
Parallèlement, Gilbert Amy a mené une brillante carrière de chef d'orchestre, tant en France qu'à l'étranger, dirigeant un répertoire très différencié. Parmi les orchestres qu'il a dirigés, l'Orchestre de Paris, l'Orchestre national de France, l'Orchestre de l'Opéra de Paris, l'Orchestre symphonique de la BBC, l'Orchestre de la Radio de Hambourg, l'Orchestre symphonique de la Radiodiffusion bavaroise, l'Orchestre symphonique de Chicago, l'Orchestre de la Suisse romande, etc. 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. Avec cette formation, il va donner de nombreux concerts, produire des enregistrements, et assurera plusieurs tournées en France et à l'étranger.
En 1982, il enseigne la composition et l'analyse musicale à l'Université Yale. Il a été directeur du Conservatoire national supérieur de musique de Lyon de 1984 à 2000, succédant à Pierre Cochereau.
Toutes ses activités et responsabilités de directeur et pédagogue n'ont pas empêché Gilbert Amy de composer régulièrement depuis presque 60 ans. Son catalogue est riche de pièces dans tous les genres, œuvres instrumentales, de chambre et pour ensembles, la voix et le texte y occupent une place de choix. Il n'en a pas pour autant délaissé la composition pour orchestre qui reste aussi au centre de sa réflexion sur le son et l’espace organisés, ce que nous montre Orchestrahl, composition des années 1980 pour grand orchestre, et l’une de ses œuvres les plus abouties de sa maturité.
Il est élu à l'Académie des Beaux-Arts le , au fauteuil de Serge Nigg, et reçu sous la Coupole le par François-Bernard Mâche. Il est délégué à la séance de rentrée des Cinq Académies du .
Une Saison en enfer pour soprano, piano, percussion et bande magnétique (1980)
Quasi Scherzando pour violoncelle (1981)
Quasi une toccata pour guitare (1981)
Missa cum jubilo pour quatuor vocal, chœur d'enfants ad libitum, chœur mixte et orchestre (1983)
Écrits sur toiles pour récitant et petit ensemble, sur des lettres de Rainer Maria Rilke (1983)
Trois Interludes pour violon et deux percussions (1984)
D'Après «Écrits sur toiles» pour orchestre de chambre (1984)
En Trio pour clarinette, violon et piano (écrit en 1985 pour le soixantième anniversaire de Pierre Boulez, créé par l'ensemble intercontemporain le 31 mars 1985 dans une première version et en 86 par les mêmes musiciens dans une version achevée[4])
Orchestrahl pour grand orchestre (1986-89)
La Variation ajoutée pour dix-sept instruments et bande magnétique (1984-1986)
5/16 pour flûte et accompagnement ad libitum d'une percussion en bois (1986)
Posaunen étude pour quatre trombones (1987)
Obliques I pour piano (1987)
Obliques III pour piano (1989)
Choros pour contre-ténor, ténor, baryton-basse, grand chœur mixte et orchestre (1989)
Entretien avec Gilbert Amy, in Rémy Campos, Le Conservatoire de Paris et son histoire : une institution en questions, Paris, L'Œil d'or, 2016, (ISBN9782913661790).