Als Sohn eines Kantors in Zwickau geboren, erhielt Gotthold Schwarz nach kurzzeitiger Mitgliedschaft im Thomanerchor seine musikalische Ausbildung an der Kirchenmusikschule Dresden sowie an der Hochschule für Musik und Theater „Felix Mendelssohn Bartholdy“ Leipzig. Er studierte Gesang bei Gerda Schriever, Orgel bei Thomasorganist Hannes Kästner und Wolfgang Schetelich, Dirigieren bei Max Pommer und Hans-Joachim Rotzsch.
Einen Namen weltweit machte er sich als Lied- und Oratoriensänger und kann auf eine eindrucksvolle Diskographie mit den führenden Ensembles der Alten Musik verweisen. Meisterkurse und Konzertreisen führten ihn auf alle Kontinente.
Gotthold Schwarz wurde er im Juni 2016 zum 17. Thomaskantor nach Johann Sebastian Bach berufen und hatte dieses Amt bis Sommer 2021 inne. Dem Thomanerchor war er über 40 Jahre als Stimmbildner und immer wieder auch als interimistischer Kantor verbunden.
Als Thomaskantor dirigierte er die Motetten-, Kantaten- und Oratorienaufführungen des Thomanerchores in der Leipziger Thomaskirche. Reisen mit dem weltberühmten Knabenchor führten ihn durch Deutschland, Europa sowie nach Japan, China, USA und Kanada, mehrere davon mit dem Sächsischen Barockorchester und dem Gewandhausorchester.
Gotthold Schwarz ist Initiator und Leiter des Sächsischen Barockorchesters und dreier Vocalensembles. In Anerkennung seiner besonderen Verdienste wurde der vielseitige Sänger und Dirigent 2017 von Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier mit dem Verdienstkreuz Erster Klasse der Bundesrepublik Deutschland ausgezeichnet und als „herausragender Sänger der Alten Musik“ geehrt. Im März 2018 erhielt er zudem für seinen „außerordentlich intensiven und künstlerische Maßstäbe setzenden Umgang ( … ) mit dem Vokalwerk Georg Friedrich Telemanns“ und einen „gleichermaßen sensiblen wie exzellenten Umgang mit der Musiksprache Telemanns“ den Georg-Philipp-Telemann-Preis der Landeshauptstadt Magdeburg. Außerdem wurde Gotthold Schwarz im September 2018 in der Torgauer Schlosskapelle die Johann Walter Plakette des Sächsischen Musikrats verliehen.