1986 yılında Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden mezun oldu, 2003 yılında Harvard Üniversitesi’nden profesör unvanını aldı. Şişmanlık, tip 2 diyabet ve metabolik sendromun moleküler mekanizmaları üzerinde çalışan Hotamışlıgil, 2005 yılı itibarı ile Harvard Üniversitesi’nde görev yapıyor. Prof. Dr. Gökhan Hotamışlıgil ve ekibi diyabet ve karaciğer yağlanması gibi hastalıkları durdurabilecek “lipokin” adlı bir hormon keşfetti.
Obezite ve buna bağlı metabolik bozukluklarla ilgili çalışmaları ile tüm dünyada tıp bilimine büyük katkı sağlayan Hotamışlıgil, 2013 yılında Vehbi Koç Ödülü’ne layık görülmüştür.
Hotamışlıgil, aynı zamanda TÜBA Asil Üyeliği ve Amerikan Obezite Vakfı Asil Üyeliği görevlerini de sürdürmektedir. Şu an Harvard Üniversitesi’nde öğretim görevlisi konumunda.