1940'ta Jandarma Astsubayı olan babasının görevli olduğu Denizli'de dünyaya gelmiştir. Ailesi Denizli'nin Tavas ilçesine bağlı Kızılcabölük beldesindendir. 1953 yılında başladığı Denizli Erkek Sanat Enstitüsü'nde farklı kişiliği ve müziğe yatkınlığı ile okulda sevilen biri oldu.
 
16 yaşında Türk türkülerinin en ünlü derleyicisi olan Muzaffer Sarısözen'le tanışması kariyerinde belirleyici oldu. Ankara Radyosu Yurttan Sesler programıyla sanat dünyasına adım attı. Belli bir süre Milli Eğitim Bakanlığı Film Radyo Televizyon Merkezi'nde çalıştı. 1966'da "yetişmiş saz sanatçısı" olarak Ankara Radyosu'nda çalışmaya başladı.

Özellikle Denizli yöresinin türkülerini, sesi ve sazı ile mikrofonlara taşıdı. Çalıp söylediği Ege türküleri kadar, taklit yeteneği, şovmenliği, fıkraları ve kullandığı Denizli şivesiyle folklara zenginlik kattı.

1960'larda sahneye de çıkan sanatçı, 1973'ten itibaren düzenli şekilde İzmir Enternasyonal Fuarı'nda sahne aldı. Başta Zeki Müren olmak üzere pek çok ünlüyle aynı sahneyi paylaştı. Bir Yeşilçam filminde başrolde oynadı. TRT'de, tarıma ve çocuklara yönelik programlarda yer aldı. Kültür Bakanlığı Halk Müziği Geliştirme Merkezi (HAGEM) Repertuvar Kurulu üyeliği yaptı. Son televizyon programı ise TRT-1'deki "Türk Halk Müziği İstekleri" oldu.

Radyo oyunlarında ve tiyatrolarında roller alan Özay Gönlüm, radyo ve TV'lerde yayınlanan 'Nineden Mektuplar' tiplemesiyle çok sevildi. En sevilen türkülerinden biri olan "Çöz de Al Mıstıvali" türküsünü, "Fişini de Al Mustafa Ali" diye de seslendirerek, halkı fiş toplamaya davet etmesiyle sosyal şuurunu da gösterdi.

Avrupa, ABD, Avustralya, Çin ve Hindistan'da konserler veren Özay Gönlüm, başta Denizli ve Kütahya yöreleri gelmek üzere pek çok yöreden 3400'den fazla türkü derledi. Özellikle, "Denizli'nin Horozları" (Çil Horoz), Çöz de Al Mıstıvali, "Sultan seccadesi, ""Asmam Çardaktan", "Cemile'min Gezdiği Dağlar Meşeli", "Osmanım'ın Mendili", "Evlerinin Önü Bulgur Kazanı", "Şu Dağlar Tepe Tepe" gibi türküleriyle tanınıyordu.

Teatral yeteneği, yöresel icra tekniği, vokal yorumu ve "yaren" adını verdiği üçlü sazı ile Türk Halk Müziğinde bir ekol oluşturdu. Bağlamanın yanısıra cura ve "şelpe" tekniğine de çok önem vermiş, Ege yöresinde Ramazan Güngör'den Hamit Çine'ye kadar birçok curacı ile çalışmış, katıldığı programlarda her boydan cura çalmıştır. Yaren adlı enstrümanı ile cura, bağlama ve çöğürü bir araya getirdi.

Türküleriyle 34 yıldır gönülleri fetheden Özay Gönlüm, 2 yıl akciğerler rahatsızlığıyla yaşadı. Ankara Tıp Fakültesi Göğüs Hastalıkları Kliniği'ne tedavi amacıyla yattı. Ancak hastalığa yenik düşerek 2 Mart 2000'de hayata gözlerini yumdu. Mezarı Cebeci Asri Mezarlığındadır. Ayten Hanım'la evli ve iki kızı vardır.

ESERLERİ 

30 civarında 33'lük/45'lik, 30 kadar kaset. 200 türkünün derleyicisi veya kaynak kişisi. Eski 45'likleri ve uzunçalarları birinci el piyasasında bulunmamaktadır. En güncel derleme, Kalan Müzik tarafından 2005 yılında piyasaya sürülmüş olan ve 2 CD, 2 kaset ve kitapçıklardan oluşan "Özay Gönlüm" koleksiyonudur. Ayrıca 2001 yılında Anadolu Müzik tarafından piyasaya sürülmüş "Yaren" isimli kasedini bulmak mümkündür.

En tanınmış türküleri arasında aşağıdakiler sayılabilir:

Elif dedim be dedim
Evlerinin önü bulgur kazanı
Arabaya taş koydum
Asmam çardaktan
Denizli'nin horozları
Ninenin mektubu, Çil Horoz
Çöz de al Mıstıvali
Cemilemin gezdiği dağlar meşeli
Tepsi tepsi fındıklar
Sobalarında kuru da meşe yanıyor
Karahisar kalesi
Hatçam çıkmış gül dalına
Dağların başındayım
Elindedir bağlama
Gıcır gıcır gelir yarın kağnısı
Manisayla Bergamanın arası
Onikidir şu Burdur'un dermeni
Hıkkıdık duttu beni
Evren köy
İki keklik
Gımıldanıver