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Gavoi, situato nel cuore della Barbagia di Ollolai, in posizione strategica fra Nuoro ed il Gennargentu, sorge sul fianco sud-orientale di una collina (Monte 'e su Sennore) fronteggiata dai monti di "Pisanu Mele", fra boschi e corsi d'acqua.

Nelle vicinanze si trova il lago artificiale di Gusana, bacino di primo salto per la produzione idroelettrica della centrale di Coghinadorzas e meta turistica. Nel territorio ci sono diversi siti archeologici di età nuragica e romana. 

La storia di Gavoi è molto antica. Pare ormai accertato che si tratti di una colonia ebraica del IV secolo d.C., probabilmente proveniente dalla stessa Isola: nel I secolo d.C. i Romani avevano effettuato massicce deportazioni dall'attuale Medio Oriente, ed avevano creato (principalmente nel Campidano di Cagliari) colonie giudaiche in Sardegna, alcune delle quali si erano successivamente spostate verso località più favorevoli. Dell'età romana resta un ponte, oggi sommerso dal lago artificiale, mentre le numerose suppellettili di età romana, di cui si aveva notizia ancora sul finire dell'Ottocento, con buona probabilità sarebbero state oggetto di commerci archeologici clandestini. Della provenienza religiosa rimane invece il culto di Sant'Antioco, uno dei primi santi cui si riferivano le comunità ebraiche che per ovvi motivi di opportunità si convertivano al Cristianesimo. Lo stabilirsi di una comunità di un certo rilievo è confermato anche dalla costante presenza del toponimo nelle carte geografiche e dalle strade interne, di tracciato romano, che tuttora sono in uso e che non vennero quindi abbandonate o avvicendate. 
Intorno al Seicento, la rigogliosità dei boschi vi condusse diverse famiglie di carbonai (per lo più provenienti dalla Toscana, come del resto testimoniano i cognomi diffusi nel paese), che però non distrussero le vaste foreste, ed anzi ne utilizzarono solo una minima parte, principalmente intorno all'abitato. Con il commercio del legname e del carbone, giunse dal Continente anche l'architettura pisana, neo-romanica, di cui la parrocchiale di San Gavino è un notato esempio in graniti rosati.
Nel 1604 il paese fu annesso al Ducato di Mandas.
Il Settecento fu un secolo importante per la comunità locale, che grazie ai suoi poeti estemporanei cominciò ad essere sempre più conosciuta nel resto dell'Isola. La tradizione orale ha salvaguardato rime di numerosi autori che, nel confronto con quanto tramandato in altre aree sarde, testimonia la presenza di una produzione artistica corposa ed apprezzata.
Sulla fine del Settecento, gli echi delle pestilenze che avevano spopolato le coste sarde giunsero anche nelle Barbagie e a Gavoi, che da sempre si caratterizzava per la mobilità dei suoi abitanti (dediti alla pastorizia nomade ed al commercio ambulante “Sos Zillonarzos”, che vendevano i prodotti del paese, come orbace,coltelli, finimenti, briglie e speroni, gioielli, selle ed il formaggio "Fiore Sardo") 
e che per questo subì questo flagello prima di altri paesi dintorno. Ben presto la popolazione fu decimata ed alcuni gavoesi, per salvarsi, fondarono la vicina frazione di Lodine, che si accrebbe sino a divenire il centro più importante del circondario. Gavoi divenne quindi frazione di Lodine.
Successivamente, almeno qualche decennio dopo, la peste giunse anche a Lodine, mentre Gavoi si era ormai risanata, e si ebbe perciò il fenomeno contrario: da Lodine le famiglie si spostarono nuovamente a Gavoi, che riprese il controllo della zona, riducendo Lodine a frazione. 
Nell'Ottocento, la confluenza delle colline a Sud-Est del paese fu indicata dal generale Alessandro Lamarmora (che per conto dei Savoia, nuovi re di Sardegna, esplorava l'isola e ne effettuava rilevazioni geodetiche) come sede ottimale di un invaso artificiale per lo stivaggio dell'acqua potabile soprattutto proveniente dal fiume Taloro. Il progetto pare sia stato fortemente caldeggiato da un tal Piras, gavoese, al tempo medico dei Reali a Torino, ma non ebbe seguito immediato. All'inizio del Novecento, con l'introduzione dell'energia elettrica, il progetto riprese corpo e nel 1926 la società incaricata dello studio e della realizzazione acquisì un intero quartiere di Gavoi per stabilirvi i suoi uffici, iniziando poco dopo le operazioni che si sarebbero concluse in via definitiva solo dopo la Seconda guerra mondiale.
Nel dopoguerra Gavoi ebbe uno sviluppo intenso sia nelle attività tradizionali (pastorizia, artigianato, produzioni alimentari) che nei campi finanziari, in cui numerosi gavoesi raggiunsero posizioni di estrema importanza sia nelle carriere pubbliche che in quelle private, instradando poi la vispa imprenditoria locale su sentieri efficacemente vantaggiosi. Ciò si tradusse in una veloce crescita delle risorse disponibili ed in una ragguardevole capacità di investimento anche in anni di crisi generale, portando il paese a detenere quote ingenti dei possedimenti e delle aziende dell'intera regione, superando addirittura la stessa Nuoro.
Contemporaneamente, e sino ad anni recenti, Gavoi ha restaurato le sue tradizioni culturali e urbanistiche, affacciandosi con poco sforzo al turismo. Notevole è il suo centro storico, con le sue case in granito, i selciati, gli splendidi balconi con ringhiere in ferro battuto, adornate con vasi fioriti di colorati e profumati gerani.
A Gavoi dal 2004 si svolge ogni anno, nei primi giorni di luglio, il Festival Letterario della Sardegna, organizzato dall'associazione culturale “Isola delle Storie”.
Tra i più convinti sostenitori del Festival il regista Ermanno Olmi, maestro del cinema italiano che ha partecipato a diverse edizioni del festival, festeggiando i suoi 80 anni nel corso dell'edizione del 2011. Il Festival ha acquisito sempre maggiore visibilità e importanza in Italia e in Europa e oggi è considerato uno dei più interessanti e originali.  
Di grande interesse è il carnevale tradizionale che inizia con il Giovedì grasso, giorno in cui si tiene "Sa Sortilla 'e Tumbarinos" il raduno dei tamburi costruiti interamente a mano; una sfilata che si snoda lungo tutte le vie del paese, con in sottosfondo il suono assordante e ripetitivo dei tamburi. "Jovia Lardaiola" è il primo giorno di festa del Carnevale in Sardegna e, come tradizione vuole, ad inaugurarlo e aprirlo ufficialmente è proprio la sfilata dei "Tumbarinos" a Gavoi. Il loro suono annuncia, in ogni via del paese, accanto a ogni porta e dentro ogni casa, l'inizio della festa, invitando a dimenticare per un giorno le avversità. Un rito festoso e beneaugurante, scandito dai suoni del ballo sardo.