Apresentou-se em shows e gravações no Japão, nos Estados Unidos e na Europa. Morou durante três anos na Espanha, trabalhando e estudando técnica de interpretação com Petri Palau de Claramount. Nesse país, apresentou-se no espetáculo "Três pianos de cauda", dividindo o palco com o espanhol Tete Montoliu e o argentino Emílio de La Peña, na comemoração do Quinto Centenário de Madri.
Atuou como orquestrador com Nana Caymmi, Edu Lobo, Toquinho, Tito Madi, Billy Blanco, Leny Andrade, Guinga e Fátima Guedes, e com artistas internacionais, como Dionne Warwick e Lucho Gattica.
Na década de 1980, lançou os discos "Portal dos magos" (1985), "Tom e Villa" (1986), em parceria com o contrabaixista Arthur Maia, "Paisagem brasileira" (1986), "Seiva" (1986), "Cantos da vida" (1987), "Lado a lado" (1988), em parceria com o violonista Sebastião Tapajós, e "Prelúdios e canções de amor de Cláudio Santoro" (1989).
Na década de 1990, lançou os álbuns "Uma parte de nós" (1990), em parceria com o saxofonista e flautista Mauro Senise, "Reflections" (1990), gravado no Japão em duo com o violonista Sebastião Tapajós, "Vera Cruz" (1992), em duo com Mauro Senise, "Sorrir" (1995), ao lado do Rio Cello Ensemble, "Gilson Peranzetta" (1995), "Instrumental no CCBB" (1995), com Sebastião Tapajós, Maurício Einhorn e Paulinho Nogueira, "Encontro de solistas" (1997), "Alegria de viver" (1997), "Nas águas do Brasil" (1997), "Fonte das canções" (1997), "Afinities" (1997), ao lado de Sebastião Tapajós, e ainda "Rua Marari" (1999), primeiro lançamento fonográfico de seu selo Marari Discos, criado em 1999.
Ainda neste ano, atuou como solista, maestro e arranjador para o especial "100 anos de música", produzido pela Rede Globo. Também em 1999, participou de uma série de concertos com o Quinteto Villa-Lobos, trabalho registrado em dois CDs do grupo, lançados pelo selo RioArte Digital.
Na área da música de concerto, compôs a suite "Miragem", para orquestra sinfônica e piano, executada em primeira audição pelo instrumentista e a Jazz Sinfônica de São Paulo, durante a Semana Guiomar Novaes, em 1997. Compôs, também, a suite "Metamorfose", para piano e violoncelo, apresentada em primeira audição no IV Encontro Internacional de Violoncelos, realizado no Museu Villa-Lobos (RJ), em 1998.
Compôs a trilha sonora original do documentário "Everest: uma conquista brasileira", de Valdemar Niclevicz". Sua música "Setembro" (c/ Ivan Lins) fez parte da trilha do filme "Boyz'n the hood". "Love dance" foi utilizada como tema do seriado "Dallas" e "Sorriso de luz" foi tema da minissérie "Labirinto".
Foi contemplado com o Troféu Brahma como Melhor Instrumentista e Melhor Arranjador, em 1988 e 1989, e com três Prêmio Sharp de Música, na categoria Melhor Arranjador, em 1989, e nas categorias Melhor Compositor e Melhor Intérprete, em 1998.
Em 2000, assinou a direção musical e participou como músico, ao lado de Leny Andrade e Guilherme de Brito, do show "O pranto do poeta", segundo da série de quatro espetáculos dedicados a Nélson Cavaquinho, escritos e dirigidos por Ricardo Cravo Albin e apresentados no Centro Cultural Banco do Brasil (RJ).
Em 2001, lançou os CDs "Pingolé", "Canção da lua" e "Metamorfose".
Gravou, em 2002, o CD "Cristal". Nesse mesmo ano, apresentou-se na Sala Baden Powell (RJ), em show de lançamento do disco. O espetáculo contou com a participação de Mauro Senise, Paulo Russo, Robertinho Silva, João Cortez e David Chew. Foi citado por Quincy Jones como um dos cinco melhores arranjadores do mundo, em entrevista concedida a José Maurício Machline.
Em 2003, lançou, com Mauro Senise, o CD "Frente a frente", contendo 11 temas de sua autoria, com arranjos próprios: "Capitão Cortez" (homenagem ao baterista João Cortez), "Diz, Carrilho" (homenagem ao mestre dos sopros Altamiro Carrilho), "Americano, só Luiz" (homenagem ao saxofonista e clarinetista Luiz Americano), "O Império contra-ataca" (homenagem de Gilson ao Império Serrano), "Bilhete pro Guinga" (homenagem ao violonista e compositor, que teve sua primeira música gravada pelo pianista), "Lili" e "Cigana" (ambas dedicadas à sua esposa, Eliana), "Lá na Suburbonne", "Extra de vários" (trocadilho com o violino em composição dedicada ao violoncelista David Chew), além de "Mais que um filho" e da faixa-título (dedicadas, respectivamente, ao filho de Mauro Senise e ao próprio flautista e saxofonista). O disco, produzido pelo próprio pianista, teve show de lançamento na Modern Sound (RJ), nesse mesmo ano.
Em 2005, lançou o CD "Manhã de Carnaval - Brazilian stanrdads", tendo a seu lado o contrabaixista Paulo Russo e o baterista João Cortez. No repertório, "Tico-tico no fubá" (Zequinha de Abreu), "Rapaz de bem" (Johnny Alf), "O barquinho" (Roberto Menescal e Ronaldo Bôscoli) e "Manhã de Carnaval" (Luiz Bonfá e Antônio Maria), entre outras. O disco contou com a participação, em algumas faixas, de Mauro Senise, Joyce, Ivan Lins e Wanda Sá.
No ano seguinte, lançou o CD duplo "Valsas e canções", contendo suas composições "Valsa pra Lili", "Mais que um filho", "Parece um sonho", "Vale do sossego", "Fantasia de Primavera" (c/ Ricardo Pontes), "O sabiá e o beija-flor", "Parece que foi ontem", "Marelena", "Valsa francesa", "Céu de Itaúna", "Valsa do Açu", "De joelhos", "Eterna", "Quando te encontrei", "Cigana", "Camafeu", "Mozim", "Amar é dividir", "Maior que o mar", "Jasmin", "Veludo", "Sorrir", "Ressurgir" e "Jamais se perde um grande amor".
Lançou, em 2007, o CD de piano solo "Bandeira do Divino", contendo "Lamento do Morro" (Garoto), "Domingo no Parque" (Gilberto Gil), "As rosas não falam" (Cartola), "Asa branca" (Humberto Teixeira e Luiz Gonzaga), "João e Maria" (Chico Buarque e Sivuca), "Estamos aí" (Maurício Einhorn, Durval Ferreira e Regina Werneck), "Luz do sol" (Caetano Veloso), "Ponteio" (Edu Lobo e Capinam) e a faixa-título (Ivan Lins e Vitor Martins), além de suas composições "Love Dance" (c/ Ivan Lins e Paul Williams) e "Obsession" (c/ Dori Caymmi e Tracy Gilett). Nesse mesmo ano, fez show de lançamento do disco na Sala Cecília Meirelles (RJ).
Em parceria com o violonista Nelson Faria, lançou, em 2009, o CD "Buxixo", com suas músicas "Rua Bouganville" e "Caindo no choro", ambas de sua parceria com Nelson Faria, "Paisagem brasileira", "Quando te encontrei", "Capitão Cortez" e "Pontes", além de "Juliana", "Saudades do Rio" e a faixa-título, todas de Nelson Faria, "Sacopã" (Nelson Faria e Nico Assumpção), "Doce de coco" (Jacob do Bandolim e Hermínio Bello de Carvalho) e "Estamos aí" (Durval Ferreira, Maurício Einhorn e Regina Werneck).
Em 2010, lançou, em parceria com Mauro Senise e Silvia Braga, o CD "Melodia sentimental", contendo suas composições "Villa Jobim" (c/ Ivan Lins) e "Teresa", além de "Lenda do caboclo" e "Melodia sentimental", ambas de Villa-Lobos, "Le Petit Berger" e "Doctor Gradus ad Parnassum", ambas de Claude Debussy, "Siciliano" (J.S. Bach), "Amparo" (Tom Jobim), "Todo sentimento" (Cristóvão Bastos e Chico Buarque) e "No tabuleiro da baiana" (Ary Barroso). O disco teve show de lançamento na Sala Baden Powell. Nesse mesmo ano, lançou, em parceria com Mauro Senise, o CD "Linha de passe", contendo sua canção "Uma parte de nós" (c/ Aldir Blanc) e ainda "Folhas secas" (Nelson Cavaquinho e Guilherme de Britto), "Cheguei" (Pixinguinha e Benedito Lacerda), "Marina" (Dorival Caymmi), "Casa Forte" (Edu Lobo), "Lamentos do Morro" (Garoto), "Bala com bala" (João Bosco e Aldir Blanc), "Doce de côco" (Jacob Bittencourt e Hermínio Bello de Carvalho), "Tico-tico no fubá" (José Gomes de Abreu e Miguel de Lima Mattos), "Carinhoso" (Pixinguinha e João de Barro), "No tabuleiro da baiana" (Ary Barroso), "Brasileirinho" (Waldir Azevedo) e a faixa-título (João Bosco, Paulo Emílio e Aldir Blanc).
Em 2012, apresentou-se, ao lado do violonista Nelson Faria, no espaço Caixa Cultural (RJ), pela série "Maestros Populares". O show contou com a participação especial de Zeca Assumpção (contrabaixo acústico) e João Cortez (bateria). No repertório, suas composições "Caindo no choro" (c/Nelson Faria) e "Pontes", além de "Buxixo" (Nelson Faria) e "Doce de coco" (Jacob do Bandolim).
Em 2013, lançou, em parceria com Mauro Senise, o CD "Jasmim", gravado na Igreja Nossa Senhora do Bonsucesso (RJ), em 2011. No repertório, suas composições "Mansament", "Para um anjo" e "Orvalho", todas inéditas, além de "Cantos da vida", "Nós, as crianças" e a faixa-título, e ainda "Impresiones íntimas", "Impresiones íntimas II", "Impresiones íntimas III", "Impresiones íntimas IV", "Pajaro triste" e "Secreto VIII", todas do compositor catalão Federico Mompou. O disco contou com a participação de Amoy Ribas (percussão e marimba de vidro), nas faixas "Impresiones íntimas III", "Nós, as crianças" e "Jasmim". Nesse mesmo ano, os músicos fizeram show de lançamento do CD no Espaço Tom Jobim (RJ).
Constam da relação dos intérpretes de suas canções artistas brasileiros, como Rildo Hora, Rio Cello Ensemble, Djavan, Leila Pinheiro, Cris Delanno, Alaíde Costa, Dori Caymmi, Leny Andrade, Edu Lobo, Zé Luiz Mazziotti, Célia Vaz, Vox Quatro, Fátima Guedes, Fátima Regina, Ivan Lins, Nana Caymmi, Ivan Lins, João Nogueira, Quarteto em Cy, MPB-4, Joyce, Danilo Caymmi, Sandra Ávila, Fafá de Belém e Emílio Santiago, e internacionais, como Sarah Vaughn, Shirley Horn, Dianne Schurr, George Benson, Jack Jones, Terence Binachard, Patty Austin, Toots Thielemans, Quincy Jones, Take Six e Lucho Gattica.