Deixando de lado Xamarin que não é .NET Core e atende o mobile para Android e iOS (roda UWP no finado Windows Phone), mas que eu acho que esses produtos vão se aproximar, é possível desenvolver GUI no .NET Core com qualquer biblioteca que acessa a API de GUI do sistema operacional que estiver usando.
Note que houve mudanças e agora Xamarin é uma das formas mais fortes para desenvolver aplicações multi plataforma através do MAUI.
Rem alguns projetos que estão disponíveis pela comunidade, que é uma das ideias do .NET Core, deixar a comunidade fornecer o que ela precisa além do core da plataforma (não ia perder o trocadilho). Vou listar os mais importantes, embora eu não os use atualmente, então não posso falar sobre os resultados, alguns não são ideais:
- GTK# - Linux, MacOS e Windows, só para citar as principais, funciona bem em todas, mas tem algumas coisas esquisitas fora do Linux. Não foi desenvolvido para o .NET Core e sim para o Mono, mas roda no .NET Framework sem dificuldade, não tem porque ter problemas no .NET Core. São bibliotecas padrões e tem muita gente usando, tem até outras bibliotecas se baseando nela. Tem um binding mais específico para o .NET Core, mas não o conheço.
- MonoMac/Xamarin.Mac - Obviamente só funciona para MacOS, veio do Mono, mas nada impede de usar com o .NET Core da mesma forma.
- WinForms - Sim, ele pode ser usado na implementação do Mono. Não é um dos software mais bem escritos que você já viu, mas no geral funciona em várias plataformas. E a partir do .NET Core 3 pode ser usado no Windows, e dizem na comunidade que farão o port para outras plataformas, mas não é fácil
- QtSharp - Ainda está longe de ser completa implementação, mas já pode usar alguma coisa da Qt (meio abandonado).
- Avalonia - GUI que roda em várias plataformas com renderizador próprio, que é algo que tem vantagens e desvantagens.
- Eto - Uma camada que usa bibliotecas existentes. Claro que se você usar recursos do WPF, não vai rodar no Linux, se usar algo de Cocoa, não rodará no Windows.
- Xwt - É uma camada em cima de outros engines.
- Unity - É mais para jogos, mas ele não deixa de ter sua GUI.
- Noesis - É paga para grandes projetos, mas roda em diversas plataformas e programa como em WPF, parece ter potencial.
- Electron - Não é uma GUI tradicional, mas pode usar como uma, claro que uma parte não será em C# (talvez agora com o Blazor possa ser quase tudo C#).
Tem GUIs mais exotéricas e para plataformas alternativas. Lembre-se que o .NET Core deve poder rodar quase em qualquer plataforma, de dispositivos embarcados à consoles de videogames que podem ter bibliotecas específicas. E alguns projetos podem não estar em desenvolvimento.
GUI sempre foi um problema, até hoje em acho que não existe uma adequada para plataforma e tecnologia específica alguma, pior ainda que rode bem em todas, um pouco culpa dos sistemas operacionais, um pouco culpa dos produtos existentes.
Coloquei no GitHub para referência futura.