Motivet bakom dådet är ännu inte helt fastställt. 24-årige Samuel Luiz attackerades på väg hem från en nattklubb där han tillbringat kvällen.
Men eftersom vittnen till brottet, däribland Luiz vänner som var med honom under kvällen, sagt att personerna som attackerade honom ropade homofobiska skällsord misstänker många att dådet var ett hatbrott.
Gatorna i Madrid och Barcelona fylldes under måndagen av demonstranter med regnbågsflaggor och krav på bättre skydd för hbtq-personer.
Efter att ett dussintal personer kommit för att vittna om kvällen har polisen under tisdagen kunnat gripa tre personer, samtliga mellan 20 och 25 år. Utredningen pågår fortfarande och fler gripanden kan komma, meddelar den spanska polisen på Twitter.