Il est titulaire de deux maîtrises (droit et histoire), diplômé de siamois et de laotien à l’INALCO. Il a passé 17 ans en Thaïlande en tant que lecteur de français à la Faculté des Lettres de l’Université Silpakorn. Il a obtenu son doctorat de troisième cycle à l’Université de la Sorbonne Nouvelle (Paris 3) en études indiennes en 1982, avec une thèse intitulée Contribution à une hypothèse de datation d’un poème siamois : le Kamsuan Sriprat. Il est également docteur honoris causa en études franco-siamoises de l’Université Silpakorn.

Il est nommé Professeur des Universités, titulaire de la chaire de langue et littérature siamoise à l’INALCO en 1987, où il vient de terminer son mandat de Président le 8 mars 2005. Il est l’auteur de nombreux livres et articles scientifiques : Manuel de Thaï vol.1 et 2, Nirat : poème de séparation, etc. Ses recherches portent sur la littérature classique siamoise, la versification classique ainsi que sur l’histoire de la période ancienne du royaume d’Ayuthaya.

Gilles Delouche a aussi été nommé chevalier dans l'Ordre national de Légion d'honneur, par le décret du 14 avril 2006 et également Professeur des Universités de la classe exceptionnelle depuis la fin de 2004.