Primero fue niño corista en la Catedral de Avila y desde marzo de 1630 en la Catedral de Segovia. Allí estudió composición bajo el maestro de capilla J. de León.

En agosto de 1638 fue nombrado, sin concurso o examen, maestro de capilla en la iglesia colegiada de Medina del Campo; allí permaneció hasta 1648, cuando el 12 de septiembre fue designado en un puesto similar en la Catedral del Burgo de Osma, de nuevo sin examen, habiéndole sido ofrecido el puesto por el capítulo. Estuvo en la Catedral de León desde 1651 a 1654, y desde entonces hasta su muerte en la Catedral de Valladolid, en cada caso como maestro de capilla.

Sus numerosas obras están todas en la Catedral de Valladolid; incluyen misas, salmos, himnos y villancicos, muchas de ellas en copias autógrafas (el himno "Defensor alme Hispaniae" está en "Lira sacro hispana" de Hilarión Eslava, Madrid, 1869). 

Gómez Camargo es importante, primero como un compositor prolífico e inspirado -es uno de los compositores más distinguidos del alto Barroco español- y también por su rica colección de cartas fechadas desde 1644 hasta 1690, muchas de las cuales contienen detalles interesantes sobre los temas musicales de ese tiempo.