Gustavo Santaolalla urodził się 19 sierpnia 1951 roku w Buenos Aires w Argentynie.
Rozpoczął karierę w 1967 roku jako założyciel formacji Arco Iris, argentyńskiego zespołu grającego muzykę będącą połączeniem rocka z latynoamerykańskim folkiem. Swoją pierwszą solową płytę "Santaolalla" nagrał w 1981. Po przeprowadzce z Argentyny do Los Angeles zajął się działalnością producencką lansują argentyńską odmianę rocka. Nagrywał kolejne solowe płyty: w 1995 r. "GAS", 1998 r. "Ronroco" z muzyką instrumentalną.W 2000 roku na inauguracyjnym rozdaniu nagród Latin Grammy Award otrzymał statuetkę jako producent płyty zespołu Café Tacuba "Revés/Yo soy". Współpraca z Café Tacuba przyniosła mu w 2004 kolejną, czwartą w jego karierze Latin Grammy Award za album "Cuatro Caminos".
W 2000 roku Santaolalla skomponował muzykę do filmu "Amores perros", w 2002 do noweli "Mexico" w filmie "11.09.01", w 2003 do filmu "21 gramm", za którą został wyróżniony nagrodą World Soundtrack Award.
W 2004 roku skomponował muzykę do filmu "Dzienniki motocyklowe" za którą otrzymał nagrodę BAFTA za najlepszą muzykę. Po raz pierwszy został nominowany do Oscara za muzykę do filmu "Tajemnica Brokeback Mountain" (2005 r.)