Er trat in den kaiserlichen Militärdienst ein. Im Jahr 1634 war er Obrist eines Regimentes. Seinen weiteren Aufstieg verdankte er teilweise eigener Leistung, teilweise seiner Herkunft. Gonzaga nahm als einer der Kommandanten an der Schlacht von Nördlingen teil und überbrachte nach dem Sieg die Nachricht davon nach Wien. Im Jahr 1640 wurde er Kommandant der Stadt Wien. Nach ihm wurden zwei Bastionen der Wiener Stadtmauern benannt, die er erbauen ließ. Drei Jahre später wurde er auch Oberst der Stadt-Guardia. Daneben war er aber auch außerhalb Wiens tätig. Gonzaga verhandelte 1641 in Goslar mit Vertretern des niedersächsischen Reichskreises über eine Beendigung des Krieges. Er befehligte 1642 mit Graf Bruay den rechten Flügel der kaiserlichen Armee in der Schlacht von Breitenfeld. Ein Jahr später kommandierte er eine kaiserliche Armee in Ungarn. Im Jahr 1644 wurde Gonzaga zum Generalfeld-, Land- und Hauszeugmeister ernannt. Er war Obrist verschiedener Regimenter.