1972 heiratete das Paar und zog nach Vancouver, wo Gibson 1977 an der University of British Columbia mit dem B.A.-Grad abschloss. Bereits der erste Roman "Neuromancer“, der 1984 erschien und den Auftakt zu einer Trilogie bildete, fand große Beachtung. Er prägte den heute gebräuchlichen Begriff "Cyberspace" für eine vollelektronisch erzeugte virtuelle Welt. Die gekonnte Verflechtung von Kunst mit Wissenschaft fasziniert an den Werken Gibsons besonders. Einige in Gibsons Romanen beschriebene Neuerungen erschienen den Wissenschaftlern so sinnvoll, dass sie diese tatsächlich in die Realität umsetzten und Gibson so zu einer Kultfigur der "Cyberpunk"-Szene wurde.

Neben seiner Neuromancer-Trilogie schrieb Gibson gemeinsam mit Bruce Sterling das ambitionierte Roman-Projekt "The Difference Engine", das 1990 erschien. Darin wird das Szenario einer Computerwelt im viktorianischen Zeitalter gemalt und darüber sinniert, was passiert wäre, wenn die industrielle und die kybernetische Revolution gleichzeitig stattgefunden hätten. Ein gelungener Schachzug war auch das auf 500 Exemplare limitierte Erscheinen von Gibsons Werk "Agrippa - A Book of the Dead", das nach einmaligem Lesen von Computerviren zerstört wurde.

1993 erschien mit dem eher als Krimi angelegten "Virtual Light" der erste Band der Bridge-Trilogie, die im Jahre 2005 spielte. Erst deren Fortsetzungen "Idoru" (1996) und "All Tomorrow's Parties" (1999) (Futurematic) wiesen wieder deutliche Science-Fiction-Elemente auf. Dem 2003 erschienenen Roman "Pattern Recognition" (Mustererkennung), gelang es wieder, die Bestseller-Listen zu erklimmen und viel Lob einzuheimsen.

Das zentrale Thema des Romans ist es, aufzuzeigen, wie sich die Welt seit den Anschlägen auf das World-Trade-Center im September 2001 verändert hat. Unterdessen wurden die frühen Kurzgeschichten "Jonny Mnemonic" aus der Sammlung "Cyberspace" 1995 mit Keanu Reeves in der Hauptrolle sowie "New Rose Hotel" aus der Sammlung "Burning Crome" 1998 mit Christopher Walken und Willem Dafoe verfilmt. Auch die Bücher "Neuromancer" und "Pattern Recognition" sollen zukünfig verfilmt werden.