დაიბადა 1964  წლის 30 მაისს ქ. თბილისში.

სწავლობდა თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკის ფაკულტეტზე.

1985 წელს დაიცვა დიპლომი ზურაბ ბერეჟიანის ხელმძღვანელობით.

1985–1992 წლებში მუშაობდა საქართველოს მეცნიერებათა აკადემიის ელეფთერ ანდრონიკაშვილის სახელობის ფიზიკის ინსტიტუტში.

1989–1990 წლებში იყო ინსტიტუტის თეორიული ფიზიკის განყოფილების უფროსი და დღესაც ითვლება ამ განყოფილების თანამშრომლად.

1992 წელს მოიპოვა ხარისხი მაღალი ენერგიის ფიზიკასა და კოსმოლოგიაში.

1992–1993 წლებში იყო თეორიული ფიზიკის საერთაშორისო ცენტრის (ICTP, ტრიესტი, იტალია), ხოლო 1993–1995 წლებში – პიზის უნივერსიტეტის პოსტდოქტორანტი.

გია დვალი ეწევა აქტიურ პედაგოგიურ მოღვაწეობას. 1997–1998 წლებში იყო ICTP–ის პროფესორი.

ამჟამად არის ნიუ-იორკის უნივერსიტეტისა (Center for Cosmology and Particle Physics) და ლუდვიგ მაქსიმილიანის მიუნხენის უნივერსიტეტის  პროფესორი თეორიულ ფიზიკაში, ასევე, მაქს პლანკის ფიზიკის ინსტიტუტის (Max Planck Institute for Physics. მიუნხენი) დირექტორი.

პროფესორი დვალი დღესდღეობით ითვლება ავტორიტეტად თეორიული ფიზიკის დარგში. ძირითადად მუშაობს ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის განხრით.

გია დვალი 100–ზე მეტი სამეცნიერო ნაშრომის ავტორია.