Mgr Gilles Lemay est originaire de Sainte-Emmélie, (Leclercville), dans Lotbinière. Il est ordonné prêtre en 1972.
De 1984 à 1999, il fut successivement membre et supérieur de l’équipe des prêtres du Diocèse de Québec œuvrant en mission au Paraguay.
Après son retour au Québec, il agit comme curé des paroisses de Saint-Étienne, Saint-Nicolas et Très-Saint-Rédempteur, puis devient évêque auxiliaire de Québec.
Il est nommé par le pape Benoît XVI évêque du diocèse d’Amos en 2011.