Nació en Cahors, en familia de origen italiano. Dotado de exuberante temperamento meridional, gran firmeza de voluntad y deslumbradora elocuencia, desde sus años de estudiante y comienzos de la carrera jurídica sobresalió notablemente.
Adquirió súbito renombre en 1868 por la brillante defensa que hizo de un periodista contrario a Napoleón III. Un año después fue elegido diputado a la Asamblea. Desde este cargo, como republicano, combatió la tentativa de salvar al Imperio mediante reformas liberales, y, como gran estadista, enfocó el problema con Prusia desde un punto de vista nacional.
Cuando en 1870 las primeras derrotas en la guerra dieron preeminencia a la izquierda y se produjo la caída de Napoleón III, Gambetta constituyó un Ministerio de Defensa Nacional, y aunque el enemigo tenía bloqueado París, para poder organizar las provincias contra los prusianos invasores abandonó la ciudad a bordo de un globo.
En 1871, enfrentada la Asamblea Nacional con el dilema de continuar la guerra o aceptar las condiciones de paz ofrecidas por Bismarck, se inclinó por la guerra. Como la Asamblea no lo respaldó, dimitió y viajó a España. Al retornar a París reingresó en la Asamblea y luchó contra las tentativas de restaurar la monarquía.
Terminada la guerra dirigió el Partido Radical y contribuyó con discursos de arrolladora elocuencia al restablecimiento de la República. Con amplia visión política, sentó las bases de un partido que impidiese el triunfo de la reacción. Como jefe del gobierno después de 1877, su fogosidad combativa se trocó en un programa de tendencias conciliadoras, intentando agrupar a los partidos en torno a un interés común.
Su política exterior tuvo como objetivo la expansión colonial. Presidente de la Cámara en 1879, para borrar las huellas dolorosas de las luchas civiles, logró que se votase una amnistía.
Nuevamente jefe del gobierno y ministro de Asuntos Extranjeros en 1881, intentó sin éxito crear un gobierno fuerte. Falleció, en una forma que se ha considerado misteriosa, a causa de las complicaciones suscitadas por un disparo fortuito de pistola.