Gilmar comenzó su carrera jugando para el club Jabaquara de la ciudad de Santos. En 1951 fue transferido al Corinthians, club con el que se consagró campeón del Campeonato Estatal en 1951, 1952, 1954 y de la Pequeña Copa del Mundo de Clubes en ese mismo año.

En 1961, firmó para jugar para el Santos, donde fue parte de uno de los mejores equipos de fútbol de la historia del deporte, y probablemente el mejor equipo de fútbol de la era, conocido como El Santos de Pelé. En ese equipo jugaron leyendas deportivas como Pelé, Pepe, Zito, Mengálvio, Lima, y Coutinho, entre otros.

Con Gilmar defendiendo los postes, Santos conquistó casi todos los campeonatos que disputó: cinco Campeonatos Estatales de San Pablo (1962, 1964, 1965, 1967 y 1968), cuatro torneos nacionales (1962, 1963, 1964 y 1965), dos Copa Libertadores de América (1962 y 1963) y dos Copas Intercontinentales.

Con la selección de fútbol de Brasil, Gilmar jugó más de 100 veces (103 veces, entre partidos oficiales y no oficiales), y fue seleccionado para el equipo nacional para 3 Copas Mundiales: entre el año 1958 y el 1966. Fue parte del equipo titular en las primeras dos Copas Mundiales ganadas por Brasil, la Copa Mundial de Fútbol de 1958, disputada en Suecia y la Copa Mundial de Fútbol de 1962, disputada en Chile.

Falleció en São Paulo el 25 de agosto de 2013, a los 83 años, a consecuencia de un infarto.^[3]​