गौतम गंभीरने 11 एप्रिल 2003 मध्ये बांगलादेशविरुद्ध भारताच्या वन डे संघात पदार्पण केले. 27 जानेवारी 2013 मध्ये त्याने भारताकडून अखेरचा वन डे सामना खेळला.
ऑस्ट्रेलियाविरुद्ध 3 नोव्हेंबर 2004 मध्ये त्याने कसोटी संघात पदार्पण केले आणि 12 वर्षांनी 9 नोव्हेंबर 2016 मध्ये त्याने अखेरचा कसोटी सामना खेळला.
ट्वेंटी-20 क्रिकेटमध्येही त्याने 13 सप्टेंबर 2007 मध्ये पहिला सामना खेळला आणि 20 नोव्हेंबर 2012 मध्ये त्याने पाकिस्तानविरुद्ध अखेरचा ट्वेंटी-20 सामना खेळला.
गौतम गंभीरने 2008 ते 2010 या कालावधीत दिल्ली डेअरडेव्हहिल्सचे प्रतिनिधित्व केले. 2011मध्ये त्याला कोलकाता नाईट रायडर्सने करारबद्ध केले.
2018च्या हंगामात त्याने दिल्ली डेअरडेव्हिल्सकडून खेळण्यास उत्सुकता दाखवली, परंतु खराब कामगिरीमुळे त्याला स्पर्धेच्या निम्म्या टप्प्यात कर्णधारपद सोडावं लागले.
गौतम गंभीरच्या नेतृत्वाखाली कोलकाता नाईट रायडर्सने 2012 व 2014 मध्ये आयपीएल जेतेपद पटकावले.
गौतम गंभीरला 2008 मध्ये माजी राष्ट्रपती प्रतिभा पाटील यांच्या हस्ते अर्जुन पुरस्काराने सन्मानित करण्यात आले.
2009 मध्ये आयसीसीच्या कसोटी क्रमवारीत त्याने अव्वल स्थान पटकावले होते. त्याच वर्षी त्याला आयसीसी कसोटीतील सर्वोत्तम खेळाडू म्हणून गौरविण्यात आले.
आयपीएलमध्ये दोन हजार धावांचा पल्ला ओलांडणारा दुसऱ्या फलंदाजाचा मान गंभीरने पटकावला.
गौतम गंभीर हा आयपीएलमध्ये दिल्ली डेअरडेव्हिल्सकडून हजार धावा करणारा एकमेव फलंदाज आहे.