威廉·吉尔伯特1544年5月24日生于英国埃塞克斯郡的科尔切斯特。尽管以磁学研究的先驱而闻名于世，但他终生的职业是医生。他于1569年在剑桥大学获医科学位；1573年在伦敦定居，成为当时的名医；1600年被任命为皇家医学院院长；1601年被招为伊丽莎白女王的宫廷医生，享受丰厚的年薪。吉尔伯特终生独身，将闲暇全都用于搞物理实验。1600年出版的《论磁》一书，奠定了他在物理学史上不朽的地位。
中国人发明的指向磁针经由阿拉伯人传入欧洲之后，很快在航海业得到广泛的使用。13世纪时，帕雷格里纳斯曾对磁针进行过研究，但这项工作不久即被人遗忘。正是吉尔伯特大大发展了对磁针特性的了解。他用实验驳斥了当时人们的一种谬见，即将大蒜抹在磁铁上将破坏其磁性。事实表明，被抹了大蒜的磁铁的磁力丝毫不受影响。他还发现了磁倾角，即当小磁针放在地球上除南北极之外的地方时，它有一个朝向地面的小小倾斜。今天我们知道，这是地磁极吸引的结果。吉尔伯特的天才之处在于，他由磁倾角推测出地球是一块大磁石，而且用一个球形的磁石做了一个模拟实验，证明了磁倾角的确来源于球状大磁石。由于地球有磁极，吉尔伯特指出“所有的仪器制造师、航海家，在把天然磁石的北极当成磁石倾向于北方的部分时显然是错了”，磁针的北指极应是南极。
吉尔伯特对近代物理学的重大贡献还在于他提出了质量、力等新概念。牛顿物理学的一个基本要点是区分了质量和重量，有了这个区分，力学才突破了感性经验的范围进入纯理论的领域。在《论磁》中，吉尔伯特说，一个均匀磁石的磁力强度与其质量成正比。这大概是历史上第一次在重量概念之外提到质量概念。除了研究磁力，他还注意到了自然界中其他类型的吸引力。比如，人们早就知道摩擦琥珀，琥珀就能将细小物体吸起来。据说，泰勒斯曾做过有关的实验。吉尔伯特进一步发现，除琥珀外，还有许多物体经摩擦都有吸引力。他将这类吸引力归结为电力，并用希腊文琥珀（elektron）一词创造了“电”（electricity）这个新词。他还通过实验具体测定了各种吸引力的大小，发现磁力只吸引铁，而电力则太微弱。
普遍的“力”的概念当然还不成熟，但通过“磁力”这一特殊的力，吉尔伯特揭示了自然界中存在着某种普遍的相互作用。他对力的解释也还带着旧时代的痕迹。他像希腊人那样相信万物皆有灵魂，而地球的灵魂即磁力。他认为，力像以太那样放射和弥漫，将四周的物体拖向自身。这种解释虽然不够近代，但对开辟近代新的物理学十分有用。因为，正是在他的思想激励下，人们才开始寻求行星规则运动的“力”的原因。
伊丽莎白女王死后，他接着被任命为詹姆斯一世的宫廷御医，但不久他就去世了（1603）。他生前赞同哥白尼学说，这对日心理论在英国的传播起了很大的作用，因为吉尔伯特是英国社会中有身份、有影响的人物。
