Hijo de padre español y madre mexicana, Gonzalo Agustín Vega González nació el 19 de noviembre de 1946, en la Ciudad de México. Estudio en la Universidad Nacional Autonoma de Mexico, en la carrera de comercio, pero su interés siempre fue en la actuación, por lo que curso en el Instituto Nacional de las Bellas Artes.
Gonzalo debuto como actor en la obra teatral La ronda de la hechizada, en 1968. Un año más tarde, tuvo su primera participación en cine, en la película Los recuerdo del porvenir (1969) para posteriormente participar en la cinta Las pirañas aman en cuaresma (1969)
Pero sus mayores éxitos sucedieron en la televisión, convirtiéndose en uno de los actores favoritos y más representativos de las telenovelas, cuyo debut en pantalla chica se dio en Sublime redención, a las que siguieron Pecado de amor, Cumbres borrascosas, La divina Sarah, Toda una vida, La Traición, Muchcahita y Cuna de lobos, telenovela reconocida donde obtuvo el premio TVyNovelas como mejor actor protagonico.
El actor también fue un rostro importante y recurrente en la época del cine de ficheras, en cintas como Retrato de una mujer casada (1982), Terror y encajes negros (1985), Nocaut (1984) y La mestiza (1991)
Uno de sus papeles más reconocidos, volviéndose favorito entre el público fue en la obre teatral “La Señora Presidenta”, la cual permaneció 17 años en cartelera.
A finales de 2010 le fue diagnosticado el Síndrome Mielodisplásico. Aunque se recuperó, su último gran papel en cines fue en la cinta Nosotros los Nobles (2013), que fue un éxito en taquilla.
Gonzalo Vega falleció tras librar una fuerte batalla contra su enfermedad, el 10 de octubre de 2016.