Родился в городе Конвей, штат Южная Каролина. В 1968 году, отказавшись от призыва, эмигрировал в Канаду, где жил сначала в Торонто, а с 1972 года - в Ванкувере. Дебютная публикация - рассказ "Осколки голографической розы" (1977). В первой половине 80-х, помимо других рассказов, опубликовал "Джонни-Мнемоник" (1981) и "Сожжение Хром" (1982), которыми практически открыл новое направление в фантастике, позже получившее название "киберпанк". В 1984 году Гибсон издал роман "Нейромант", который стал главным каноническим "киберпанковским" произведеним крупной формы. Гибсон, не имея на тот момент практически никакого опыта работы с компьютером, выдвинул и разработал идею виртуальной реальности, которая была технически реализована через несколько лет после того - причем приоритет идеи Гибсона признавался всеми разработчиками. Проза Гибсона имеет ярко выраженный социально-психологический и социально-философский характер, он считается одним из лучших стилистов современной американской литературы. Лауреат премий "Хьюго", "Небьюла" и Приза Филипа Дика.