Nascido em San Antonio, Texas, Gonzalez é descendente de mexicanos (Tejano) e fala espanhol por ser criado em uma família bilíngue. Ele frequentou a Central Catholic High School em San Antonio, onde foi um excelente corredor de cross-country e de pista, vencendo o campeonato Texas State Championship na corrida de 1 milha e na corrida de 2 milhas. Depois de se formar em 1994 e recusar uma nomeação presidencial para West Point, Gonzalez buscou seu diploma em letras na Stanford University, na Califórnia. Ele passou dois bimestres na Universidade de Oxford, na Inglaterra . No verão seguinte, ele voltou para a Europa com uma bolsa de estudos, onde estudou em Oxford e no Trinity College, em Dublin, para concluir sua tese sobre o romance Ulisses, de James Joyce. Enquanto estava em Stanford, ele teve a chance de atuar depois de fazer um curso eletivo de improvisação e começou a participar do teatro estudantil. Ele foi convidado para fazer uma peça de teatro solo chamada Gas, de María Irene Fornés. Alma Martinez, atriz e professora de Stanford, o encorajou a se tornar um ator profissional.

Após se formar em Stanford em 1998[5] Gonzalez decidiu seguir carreira de ator e, com a ajuda de Martinez, conectou-se com o movimento teatral de San Francisco. Ele uma vez foi incentivado a usar seu nome do meio Edward para esconder sua etnia e ser chamado de "Nicholas Edward", mas se recusou a fazer isso.