Althea Gibson nació a las 9:00 am EDT el 25 de agosto de 1927 en Silver, Clarendon County, Carolina del Sur, hija de Daniel y Annie Bell Gibson. Althea tenía dos hermanos, un hermano, Daniel Jr. (conocido como «Bubba») y una hermana, Mildred.
Gibson jugaba al tenis mientras estudiaba. En 1946, se trasladó a Wilmington, Carolina del Norte, para trabajar en su juego de tenis con el Dr. Hubert A. Eaton y se matriculó en la Williston High School.
En 1958, Gibson se retiró del tenis amateur. Antes de que comenzara la era abierta del tenis, no había premios en metálico, salvo una asignación para gastos, ni contratos de patrocinio. Para empezar a ganar dinero en premios, las tenistas tenían que renunciar a su condición de aficionadas. Como no existía una gira profesional para mujeres, Gibson se limitaba a jugar en una serie de giras de exhibición.
Según Lance Tingay, de The Daily Telegraph y el Daily Mail, Gibson estuvo clasificada entre las diez mejores del mundo desde 1956 hasta 1958, alcanzando el número 1 de su carrera en esas clasificaciones en 1957 y 1958. Gibson fue incluida en la clasificación de las diez mejores del año publicada por la Asociación de Tenis de los Estados Unidos en 1952 y 1953 y de 1955 a 1958. Fue la jugadora estadounidense mejor clasificada en 1957 y 1958. En 1957, Althea se convirtió en la primera mujer afroamericana en ganar Wimbledon. Volvió a ganar en 1958. En 1958, apareció como retadora de celebridades en el programa de televisión «What’s My Line?».
En su retiro, Gibson escribió su autobiografía y en 1959 grabó un álbum, Althea Gibson Sings, además de aparecer en la película The Horse Soldiers. En 1964, se convirtió en la primera mujer afroamericana en jugar en la Asociación Profesional de Golf Femenino. Sin embargo, era demasiado mayor para tener éxito y sólo jugó unos pocos años.
En 1971, Gibson fue incluida en el Salón Internacional de la Fama del Tenis, y en 1975, fue nombrada comisionada de atletismo del estado de Nueva Jersey. Después de 10 años en el puesto, pasó a trabajar en otros puestos de la administración pública, incluido el consejo del gobernador sobre el estado físico. En los últimos años, sufrió dos aneurismas cerebrales y, en 1992, un derrame cerebral. Unos años más tarde, Gibson llamó a su antigua compañera de dobles, Angela Buxton, y le dijo que estaba pensando en suicidarse, ya que vivía de la asistencia social y no podía pagar el alquiler ni la medicación. Buxton se encargó de publicar una carta en una revista de tenis. Buxton no le dijo nada a Gibson sobre la carta, pero ésta recibió casi un millón de dólares de todo el mundo.
Gibson se casó dos veces. Su primer matrimonio con William Darben tuvo lugar el 17 de octubre de 1965, pero la pareja se divorció en 1976, once años después. Darben murió en 1995. También estuvo casada con Sydney Llewellyn el 11 de abril de 1983 y se divorció de él en 1988.
El 28 de septiembre de 2003, a la edad de 76 años, Gibson falleció en East Orange, Nueva Jersey, a causa de unas infecciones. Fue enterrada en el cementerio de Rosedale, en Orange, Nueva Jersey.
En la noche de apertura del US Open de 2007, en el 50º aniversario de la victoria de Gibson en el Campeonato de Estados Unidos de 1957 (actual US Open), Gibson fue incluida en la Corte de Campeones del US Open. En 1994 ingresó en el Salón de la Fama del Deporte de Nueva Jersey y en 2009 en el Salón de la Fama de Nueva Jersey. En septiembre de 2009, la ciudad de Wilmington, Carolina del Norte, bautizó su nuevo complejo comunitario de tenis como Centro de Tenis Althea Gibson.