Prof. Dr. Gökhan Hotamışlıgil, 24 Haziran 1962 tarihinde Rize'nin Pazar ilçesinde dünyaya gelmiştir. Tıp doktoru olan babası Hüseyin Hulki Hotamışlıgil ve öğretmen annesi Güner Hotamışlıgil'in çocuğu olarak büyüyen Gökhan Hotamışlıgil, eğitim hayatına Trabzon'un Vakfıkebir ilçesinde başladığı ilkokulda, Manisa'nın Turgutlu ilçesinde devam ettiği ortaokul yıllarında farklı şehirlerde eğitim almıştır. Lise eğitimini 1980 yılında Ankara Atatürk Anadolu Lisesi’nde tamamlayan Hotamışlıgil, ardından Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi’ni kazanarak 1986 yılında tıp doktoru unvanını elde etmiştir.Tıp eğitimini tamamladıktan sonra Harvard Üniversitesi'ne doktoralı eğitim için başvuran Dr. Hotamışlıgil, 1994 yılında burada eğitimini bitirerek Harvard T.H. Chan Kamu Sağlığı Okulu'nda Beslenme ve Biyolojik Bilimler departmanında akademik kariyerine başlamıştır. İlk olarak yardımcı doçent olarak göreve başlayan Gökhan Hotamışlıgil, daha sonra kendi laboratuvarını kurmuş ve profesör unvanını 2003 yılında kazanmıştır. Ayrıca, Harvard Üniversitesi'nde Genetik ve Kompleks Hastalıklar departmanının kurucu başkanı olmuştur.
2002 yılında gerçekleştirdiği önemli bir çalışmasında, hücre içi inflamatuvar stres moleküllerinden biri olan JNK’nın insülin reseptörünün sinyal yollarını baskıladığını, bunun da şişmanlık ve diyabet gibi hastalıklara yol açtığını ilk defa literatüre kazandırmıştır. Ardından, PKR, STAMP2, NRF gibi moleküllerin metabolik inflamasyon ve insülin direnci gibi önemli hastalık süreçlerindeki rollerini de aydınlatmıştır.
2014 yılında, Gökhan Hotamışlıgil'in kurucu direktörlüğünü üstlendiği “Sabri Ülker Beslenme, Genetik ve Metabolizma Merkezi” Harvard T.H. Chan Kamu Sağlığı Okulu’nda faaliyete geçmiştir. Bu merkez, bilimsel eğitim ve uygulama alanlarında daha etkin projeler geliştirilmesi, sağlık alanındaki yenilikçi araştırmaların hızla hayata geçirilmesi hedeflerini güden bir yapı olarak çalışmalarını sürdürmektedir.
Prof. Dr. Gökhan Hotamışlıgil, ekibiyle birlikte diyabet, karaciğer yağlanması, obezite, kalp ve damar hastalıkları gibi küresel sağlık sorunları üzerine önemli araştırmalar yaparak, bu hastalıkların metabolik temellerini daha iyi anlamaya yönelik çalışmalarını sürdürüyor.
Aynı zamanda, dünya çapında önemli bir sağlık danışmanı olan infertilite uzmanı Dr. Selen Ciliv Hotamışlıgil ile evli olan Prof. Hotamışlıgil'in, Leyla ve Derin adında iki çocuğu bulunmaktadır.