До 1967 года – улица Ботаническая. Была переименована в честь революционера, красного командира Гая Дмитриевича Бжишкянца (псевдоним – Гай). Вечером 7 октября 1918 года руководимая им 24-я Самаро-Симбирская Железная дивизия вошла в оставленную войсками Чехословацкого корпуса Самару. Стоит отметить, что одним из политкомиссаров дивизии был Николай Панов, чья именная улица пересекается с улицей Гая.
Старейший на данный момент дом по улице Гая (№ 11) построен в 1956 году силами ГПЗ 4. Именно это предприятие и завод им. Масленникова внесли наибольшую лепту в застройку улицы Гая.
У ЗиМа здесь имелся квартал “народной стройки”. Его двухэтажные дома были построены рабочими этого предприятия в конце 1950-х годов. Они находились между улицами Николая Панова и Ерошевского и в XXI веке уступили место высоткам.
Отрезок улицы Гая между Революционной и Врубеля с 1960-х годов находился в сфере влияния вузов – Авиационного и Политехнического институтов. В частности, два общежития политеховцев (Лукачева, 36а и 36б) в советское время имели адрес по Гая.
В студенческом городке Куйбышевского авиационного института (ныне – Национальный исследовательский университет им. академика Королева) адрес по улице Гая имеют несколько учебных корпусов, в которых располагаются факультеты информатики, космического машиностроения, а также институт акустики машин. Напротив них в 2019 году было построено студенческое общежитие (Гая, 38а).
Рядом находится еще одна локальная достопримечательность – недостроенное здание архива КГБ (угол улицы Гая и Врубеля).
