1940'ta Erzincan'da dünyaya geldi. 16 yaşında Cumhuriyet Dönemi’nin en ünlü türkü derleyicisi olan Muzaffer Sarısözen'le tanıştı. 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 mahalli Denizli şivesiyle folklara zenginlik kattı.
1960'larda sahneye de çıkan sanatçı, 1973'ten itibaren sistemli şekilde İzmir Fuar'ında 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'nde (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. 'Çöz de Al Mustafa Ali' türküsünü, 'Fişini de Al Mustafa Ali' diye seslendirerek halkı fiş toplamaya davet etti.
Avrupa, ABD, Avustralya, Çin ve Hindistan'da konserler veren Özay Gönlüm, Kütahya ve Denizli başta olmak üzere 3400'den fazla türkü derledi. Özellikle, 'Denizli'nin Horozları' (Çil Horoz), 'Çöz de Al Mustafa Ali', 'Asmam Çardaktan', 'Cemile'min Gezdiği Dağlar Meşeli', 'Osmanım'ın Mendili', 'Evlerinin Önü Bulgur Kazanı', 'Şu Dağlar Tepe Tepe' türküleriyle tanınıyordu.
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.
