Cresciuto alla scuola del padre (il cantante Mario Latilla), esordì negli anni della seconda guerra mondiale al Teatro Manzoni di Bologna. Nel dopoguerra fu in tournée in Germania e negli Stati Uniti per poi essere assunto in RAI come "cantante della radio" nel 1952, grazie all'interessamento del maestro Cinico Angelini, che lo volle nella sua orchestra dopo aver ascoltato alla radio. Proprio Angelini lo soprannominò "il mio errore", per averlo ritenuto "non idoneo" in un precedente provino. Numerosi i suoi successi, riscossi nelle varie edizioni del Festival di Sanremo, da Vecchio scarpone (1953, con Giorgio Consolini) al doppio trionfo del 1954 con Tutte le mamme (insieme a Consolini) ed ...E la barca tornò sola (con Franco Ricci), rispettivamente prima e terza classificata, dai duetti con la futura moglie Carla Boni - Casetta in Canadà (1957) e Timida serenata (1958) - a Io sono il vento (1959, con Arturo Testa) ed Il mare nel cassetto (1961, con Milva). Fu protagonista anche al Festival internazionale della canzone di Venezia, dove vinse nel 1955, insieme alla Boni e al Quartetto Cetra, con Vecchia Europa. Fra gli altri successi, si ricordano Amico tango (1953), Tchumbala bey (1954), Marietta monta in gondola (1954) e Serenatella sciue' sciue' (1957), entrambe queste ultime con la Boni. Colse l'ultimo trionfo, in coppia con la moglie, al Festival della canzone napoletana del 1961, con Tu sì comm'a 'na palummella, bissando il successo ottenuto del '55 con E stelle e' Napule (con Boni e Maria Paris). Negli anni sessanta Gino Latilla abbandonò temporaneamente la carriera artistica per lavorare come dirigente della RAI, prima a Roma e poi a Firenze. Per la televisione italiana ha seguito anche le vicende calcistiche della Fiorentina, della Pistoiese e di altre squadre toscane. È tornato a calcare i palcoscenici negli anni ottanta, formando, insieme a Nilla Pizzi, Carla Boni e Giorgio Consolini, il gruppo Quelli di Sanremo. È stato sposato con la cantante Carla Boni, dalla quale dalla quale aveva avuto i figli Davide e Luisella ...in seguito si separarono. E' morto a Firenze dopo una lunga malattia, all'ospedale Santa Maria Nuova.