Le personnage est, également, connu des légendes pour avoir la particularité de voir sa force croître avec le soleil, celle-ci étant à son paroxysme à midi, avant de diminuer jusqu'à la tombée de la nuit, d'où le surnom de chevalier solaire qu'on lui donne. Il présente ainsi des affinités avec le dieu de la mythologie irlandaise Oengus.
Il apparait dans le Kulhwch et Olwen (écrit vers l'an 1100) sous le nom de Gwalchmai, et est alors mentionné comme le meilleur des chevaliers de la cour d'Arthur. On le retrouve ensuite dans la Chronique des rois d’Angleterre de Guillaume de Malmesbury (écrite vers 1100-1125) qui affirme qu’en 1087, au Pays de Galles, on aurait retrouvé le tombeau de Gauvain. le texte précise, également, que Gauvain et Arthur auraient eu le mérite de retarder pendant des années la décadence de leur pays face à l'invasion des Saxons. Dans son Histoire des rois de Bretagne (écrit vers 1135-1138), Monmouth en fait le fils d'Anna, la sœur d'Arthur, et le frère de Mordred. le récit apporte, également, qu'il meurt dans une bataille contre son frère qui avait trahi Arthur en s'emparant de son royaume et en commettant l'adultère avec Guenièvre. Il réapparait ensuite dans le Roman de Brut de Robert Wace (écrit en 1155), qui réécrit l'Histoire des rois de Bretagne. On y apprend qu'il s'illustre pour la première fois lors d'un assaut en Norvège. Dans le Tristan et Iseut de Béroul (entre 1150 et 1190), Gauvain est mentionné comme le chevalier devant qui Iseut doit prouver son innocence après l'accusation d'adultère avec Tristan. Gauvain apparait, ensuite, essentiellement dans l'oeuvre de Chrétien de Troyes. Gauvain apparaît notamment au début du roman Erec et Enide aux côtés d'Arthur et Chrétien de Troyes vante ses qualités au détriment même d'Erec, héros de ce récit. Dans Cligès, Gauvain est le seul chevalier de la cour d'Arthur à résister au combat à l'épée face à Cligès de Grèce, qui, présenté comme supérieur à Tristan en matière d'armes, est parvenu à vaincre Perceval le Gallois et Lancelot du Lac. Dans le chevalier à la charette, Gauvain part en même temps que Lancelot à la recherche de la reine Guenièvre enlevée par Méléagant, mais il échoue au « Pont Dessous l'Eau » tandis que Lancelot traverse le « Pont de l'Épée » et le distance. Reprenant le conte d'Owain et la dame à la fontaine, Chrétien le présente dans le chevalier au lion aux côtés de son cousin Yvain. Dans le conte du Graal inachevé à cause, probablement, de la mort prématurée de son auteur, Gauvain évolue en parallèle de Perceval, un jeune paysan gallois en voie de devenir le chevalier capable de percer les mystères du Graal. Gauvain semble représenter le chevalier accompli que doit devenir Perceval. À la fin du récit, Gauvain est appelé à ramener la "lance qui saigne" au château du Roi Pêcheur, tandis que Perceval espère retrouver ce château pour y revoir le Graal.
Les continateurs de Chrétien de Troyes reprennent le personnage. Ainsi dans la Première continuation de Perceval (vers 1200), attribué à Wauchier de Denain, Gauvain joue le rôle principal. il vainc son ennemi juré Guiromelant, il délivre Girflet du Castel Orgueilleux, parvient au château du Graal, où il s'endort d'épuisement au moment où il allait découvrir les secrets du Graal et il est le seul à parvenir à prendre le dessus sur Caradoc au cours d'un grand tournoi. Dans Perlesvaus, Le Haut Livre du Graal (vers 1215-1230), Perceval, Gauvain puis Lancelot sont considérés comme les trois meilleurs chevaliers du monde. Gauvain tue un descendant d’Achille en lui enfonçant son épée dans la plante du pied. On apprend par la suite que Gauvain a refusé de devenir empereur de Rome où il a grandi. Gauvain ramène au château du Graal l’épée par laquelle saint Jean aurait été décapité, mais il est plus tard incapable de demander à quoi sert le Graal. Il échoue donc dans la quête, alors que Perceval y parviendra par la suite.
Le cycle post-Vulgate et Malory parlent de ses aventures avec Le Morholt. Dans La Mort du roi Arthur (1230), Gauvain jure de se venger de Lancelot du Lac, qui en sauvant la reine Guenièvre du bûcher tue les deux plus jeunes frères de Gauvain, Gaheris et Gareth, sans les reconnaître. Gauvain tue alors Lionel, le cousin de Lancelot. Lancelot brise le crâne de Gauvain lors d'un combat en champ clos, mais ne le tue pas. Gauvain mourra tout de même plus tard à cause de cette blessure, après avoir demandé à Arthur de se rallier à Lancelot du Lac s'il voulait vaincre Mordred, son traitre de neveu. Dans Sire Gauvain et le Chevalier vert (vers 1375-1400), Gauvain fait preuve de sa loyauté envers le roi Arthur en affrontant le Chevalier vert, un être étrange qui propose de se faire couper la tête. L'honneur de Gauvain est maintes fois mis à l'épreuve au cours de ce récit. Dans le Tristan en Prose (vers 1240) et La Mort du Roi Arthur de Malory, Gauvain apparaît étrangement comme lâche, perfide et piètre au combat. il assassine, aidé de ses quatre frères, Lamorak de Galles, l'un des frères de Perceval.
