Родился в 1206. Сын Угэдэя, внук Чингисхана.

В ханство Угэдэя Гуюк отличился в войне с чжурчженями, взяв в плен одного из чжурчженьских князей. В 1235 он был отправлен в западный поход во главе войска Улуса Угэдэя, но под верховным командованием джучида Бату. Участвовал во взятии Рязани и, вероятно, в битве у Коломны. Позднее Гуюк и Бури, внук Чагатая, поссорились с Бату и получили жестокий выговор от своего хана за строптивость, а также за жетокость, проявленную не только к покорённым русским, но и к монголам, находившимся в их подчинении.

В конце 1241 скончался великий хан Угэдэй. Он завещал избрать своим преемником любимого внука Ширамуна, но вдова хана, Дорегене-хатун, начала борьбу за избрание Гуюка. Она встретила противодействие со стороны Бату, не желавшего избрания ханом своего заклятого врага.

Регентство Дорегене-хатун длилось четыре года и восемь месяцев, и за это время Дорегене и её фавориты внесли беспорядок в управление государством. Наконец, на курултае ранней осенью 1246, после 5-летнего междуцарствия, Гуюк был провозглашён каганом Монгольской империи. Однако всеобщего признания монгольских ханов Гуюк не получил. Особенно сильное противодействие его возвышению оказал Бату.

При Гуюке продолжалась экспансия монгольской знати, были завоеваны Юго-Восточная часть Кавказа, часть Кореи, продолжались захваты в Китае и Персии.

Посол Папы Иннокентия IV францисканский монах Плано Карпини оставил описание самого хана: "Этот император может иметь от роду сорок или сорок пять лет или больше; он небольшого роста, очень благоразумен и чересчур хитёр, весьма серьёзен и важен характером. Никогда не видит человек, чтобы он попусту смеялся и совершал какой-нибудь легкомысленный поступок."

Вероятно, христиане-несториане играли при дворе Гуюка значительную роль. Он отменил все распоряжения эпохи регентства, казнил приспешников Дорегене Абд ар-Рахмана и Фатиму. Были восстановлены в должностях Чинкай и Махмуд Ялавач.

Гуюк, вероятно, планировал завоевание Ближнего Востока, где наместника Байджу заменил своим соратником Эльджигидеем. Но прежде всего хан должен был разобраться со своим главным противником — Бату. В начале 1248 армия во главе с Гуюком двинулась к Улусу Джучи. Бату, предупреждённый вдовой Толуя Сорхахтани, выступил с войском навстречу. Но первая гражданская война чингизидов не состоялась. Гуюк неожиданно умер, добравшись лишь до Мавераннахра. Вдова хана Огул-Гаймыш стала после его смерти регентом государства.