Gyulai Líviusz 1937 telén született a Kovászna megyei Erdővidéken, Baróton. A II. világháború idején Magyarországra menekült a család. Gyulai Líviusz Sopronban az Ágoston Ernő-vezette Képzőművész Kört látogatta, 1952-től Budapesten a Képzőművészeti Gimnáziumban, Komjáthy Gyula irányítása alatt folytatta tanulmányait.
1956 és 1962 között a Magyar Képzőművészeti Főiskolára járt, mesterei Ék Sándor, Fónyi Géza és Kmetty János voltak, Barcsay Jenő tárgyábrázolásra és anatómiára tanította. Főiskolás évei alatt összebarátkozott Fejes Endrével, Kondor Bélával. Első illusztrációja a Vidám Könyvtár sorozat egyik Karinthy-kötete volt. Ekkortájt, Kondor révén ismerte meg Nagy Lászlót, akinek jóvoltából rajzai rendszeresen megjelentek az Élet és Irodalom oldalain, de új feladatokat is kapott, Villont, Shakespeare-t illusztrált, a Kamaraszínházban tartott Romhányi-estekre díszleteket készített.
A főiskola befejezése után Olaszországban és Angliában járt tanulmányúton. 1958–1975 között egyedi grafikákat, könyvillusztrációkat alkotott, többek között a Carmina Buranához, Csokonai, Villon, E. T. A. Hoffman, Cervantes műveihez.
Bár már 1971-ben elnyerte a Firenzei Grafikai Biennálé aranyérmét, első komolyabb szakmai sikerét Weöres Sándor Psychéjéhez készült rajzaival aratta 1972-ben. Animációs filmeket 1976-tól készített, első ilyen alkotása, a Delfinia című mű volt, melyhez Szörényi Levente komponált zenét. Ezt követte az Új lakók: egy bérházban élő kentaurcsaládról szóló rajzfilm, mellyel elnyerte a Kairói Filmfesztivál első díját.
Az első nemzetközi internetes animációsfilm-fesztivál győztese a Golyós mese lett, Jónás című alkotásának mozgókép-verziójával 1997-ben másodszor képviselte Magyarországot a Cannes-i Nemzetközi Filmfesztiválon. A Szindbád, bon voyage! 2001-ben, Az én kis városom egy évvel később készült. Legutóbbi animációs munkái az Egy komisz kölyök naplója és az Egy komisz kislány naplója sorozatok.
Tollrajzain, linó- és fametszetein hitelesen ábrázolta az átélt irodalmi, kultúrtörténeti világot, amelyet egy-egy grafikai ötlettel ironikussá változtatott.

Egy néhány évvel ezelőtt készült interjúban így fogalmazott: „Középkori kórok és háborúk pusztítanak manapság, s ebben a légkörben kell nap mint nap újból és újból a rajzlap fölé, a kő, a dúc fölé hajolni, a festőállvány elé állni, és meg kell teremteni azt a miliőt, melyben még pislákol annyi hit, hogy érdemes csinálni. Ennyi őrületben, egy információs viharban, mely megtépáz bennünket, s melyben persze rengeteg izgalom és csodálatra méltó gazdagság is van, egyre magányosabban kóválygunk. És én eközben leteszem a fenekemet, és rakom a pöttyöket, mint a légy. Véres háborúk dúlnak, és én úgy csinálok, mintha semmi sem történne. Ezek azok az idézőjelek – az én kis meghasonlásaim, groteszk kérdőjeleim –, melyeket a vonzódásaim köré ki kell tennem."

Gyulai Líviusz hosszú pályafutása rendkívül sokszínű és változatos volt, de minden műfajban maradandót alkotott.
Az Uffizi Képtár gyűjteménye linómetszetet vásárolt tőle. Művei megtalálhatók a szolnoki Damjanich János Múzeumban, a miskolci Herman Ottó Múzeumban, a Magyar Nemzeti Galériában és a Petőfi Irodalmi Múzeumban.
A Magyar Művészeti Akadémiának megalakulása óta tagja, 2014-ben az elsők között nyerte el a nemzet művésze elismerést.
Fontosabb díjai, kitüntetései: Munkácsy Mihály-díj (1973); a Magyar Népköztársaság Érdemes Művésze (1989); Kossuth-díj (2004); Magyar Érdemrend tisztikeresztje (2013); Nemzet Művésze (2014)