À partir de 1933, il étudie à l'Université catholique de Louvain, où il suit des cours à l'Institut agronomique. Il devient vice-président du Cercle agronomique (un cercle étudiant).
En 1934 il a passé l'été avec son père et ses frères et sœurs comme invité de la famille de Hoyos à Pörtschach sur le Wörthersee, en Autriche. Au soir du , Gonzalve et sa sœur Beatriz eut un accident de voiture sur la rue de Krumpendorf. Il ne semblait pas être blessé, mais il meurt d'une hémorragie interne (aggravée par son hémophilie) quelques heures plus tard le matin du . Son frère aîné, Alphonse de Bourbon, également hémophile, est mort dans les mêmes circonstances en 1938.
L'infant Gonzalve est inhumé dans le monastère de l'Escurial, au nord-ouest de Madrid.