Althea Gibson wurde am 25. August 1927 um 9:00 Uhr EDT in Silver, Clarendon County, South Carolina als Tochter von Daniel und Annie Bell Gibson geboren. Althea hatte zwei Geschwister, einen Bruder, Daniel Jr. (bekannt als „Bubba“) und eine Schwester, Mildred.
Gibson spielte Tennis, während sie zur Schule ging, um eine Ausbildung zu machen. 1946 zog sie nach Wilmington, North Carolina, um mit Dr. Hubert A. Eaton an ihrem Tennisspiel zu arbeiten und schrieb sich an der Williston High School ein.
Im Jahr 1958 zog sich Gibson vom Amateur-Tennis zurück. Bevor die offene Ära des Tennis begann, gab es außer einer Aufwandsentschädigung keine Preisgelder und keine Werbeverträge. Um Preisgelder zu verdienen, mussten die Tennisspielerinnen ihren Amateurstatus aufgeben. Da es keine professionelle Tour für Frauen gab, war Gibson darauf beschränkt, an einer Reihe von Ausstellungstouren teilzunehmen.
Nach Angaben von Lance Tingay vom Daily Telegraph und der Daily Mail war Gibson von 1956 bis 1958 in den Top Ten der Weltrangliste und erreichte 1957 und 1958 ein Karrierehoch von Platz 1 in dieser Rangliste. Gibson war in den Jahren 1952 und 1953 und von 1955 bis 1958 in den Top-Ten-Ranglisten der United States Tennis Association vertreten. Sie war die bestplatzierte US-Spielerin in den Jahren 1957 und 1958. Im Jahr 1957 wurde Althea die erste afroamerikanische Frau, die Wimbledon gewann. Sie gewann 1958 erneut. 1958 trat sie als prominente Herausforderin in der TV-Panel-Show „What’s My Line?“ auf.
Im Ruhestand schrieb Gibson ihre Autobiografie und nahm 1959 ein Album auf, Althea Gibson Sings, und spielte in dem Kinofilm The Horse Soldiers mit. Im Jahr 1964 wurde sie die erste afroamerikanische Frau, die in der Ladies Professional Golf Association spielte. Sie war jedoch zu alt, um erfolgreich zu sein, und spielte nur wenige Jahre.
1971 wurde Gibson in die International Tennis Hall of Fame aufgenommen, und 1975 wurde sie zur Sportbeauftragten des Staates New Jersey ernannt. Nach 10 Jahren in diesem Job arbeitete sie in anderen Positionen im öffentlichen Dienst, unter anderem als Mitglied des Gouverneursrates für körperliche Fitness. In späteren Jahren erlitt sie zwei zerebrale Aneurysmen und 1992 einen Schlaganfall. Einige Jahre später rief Gibson ihre ehemalige Doppelpartnerin Angela Buxton an und teilte ihr mit, dass sie Selbstmordgedanken hege, da sie von Sozialhilfe lebe und weder Miete noch Medikamente bezahlen könne. Buxton veranlasste, dass ein Brief in einer Tenniszeitschrift erschien. Buxton erzählte Gibson nichts von dem Brief, aber letztere erhielt fast eine Million US-Dollar aus aller Welt.
Gibson war zweimal verheiratet. Ihre erste Ehe mit William Darben fand am 17. Oktober 1965 statt, aber das Paar wurde 1976, elf Jahre später, geschieden. Darben starb im Jahr 1995. Außerdem war sie am 11. April 1983 mit Sydney Llewellyn verheiratet, von dem sie 1988 geschieden wurde.
Am 28. September 2003 starb Gibson im Alter von 76 Jahren in East Orange, New Jersey an den Folgen einer Infektion. Sie wurde auf dem Rosedale Cemetery in Orange, New Jersey, beigesetzt.
Am Eröffnungsabend der US Open 2007, dem 50. Jahrestag von Gibsons Sieg bei den US Championships 1957 (heute US Open), wurde Gibson in den US Open Court of Champions aufgenommen. Sie wurde 1994 in die Sports Hall of Fame of New Jersey und 2009 in die New Jersey Hall of Fame aufgenommen. Im September 2009 benannte die Stadt Wilmington, NC, ihre neue kommunale Tennisanlage nach dem Althea Gibson Tennis Center.