Urodził się w 1540 roku w Colchesterze, niewielkim miasteczku na południowym wschodzie Anglii, w rodzinie średnio zamożnej.
Studiował medycynę na uniwersytecie w Cambridge. W 1573 roku osiedlił się w Londynie, gdzie został przybocznym lekarzem królowej Elżbiety I.
Już w dzieciństwie zainteresowany dziwną siłą magnetyczną, kontynuował swoje doświadczenia. W wyniku obserwacji igły kompasu, Gilbert doszedł do wniosku, że Ziemia musi być olbrzymim magnesem, a jej bieguny są biegunami magnesu.
Zainspirowany doświadczeniami z bursztynem wykonanymi przez Talesa z Miletu, podzielił substancje na elektryki: bursztyn, agat, diament, szafir, rubin, opal, ametyst, beryl, kryształ górski, szkło, siarka i smoła; i nieelektryki: wszystkie metale, alabaster, marmur, perły, kość słoniowa, korale, szmaragd, szmergiel, krzemień, kości itp.
Wyniki doświadczeń i obserwacji Gilbert zebrał w pierwszej książce naukowej z dziedziny magnetyzmu: "O magnesie, ciałach magnetycznych i o wielkim magnesie - Ziemi" wydanej w 1600 roku.