O jogador chegou ao Tricolor por empréstimo, em 2010, e posteriormente teve os direitos econômicos adquiridos. Nos 32 jogos que disputou pelo Grêmio, Gilson marcou apenas um gol, na estreia da fase de grupo da Libertadores contra o Oriente Petrolero.
Além disso, colecionou críticas da torcida, apesar de sempre receber chances e o apoio do técnico Renato Portaluppi, que indicou sua contratação. Com resposta irregular nos últimos jogos, vinha perdendo espaço no time e o próprio treinador procurava soluções: utilizou Bruno Collaço, Neuton e chegou a recuar Lúcio da meia para recompor a ala esquerda.
