Gibson zgłosił się do draftu NBA 2009, w którym został wybrany z 26 numerem przez Chicago Bulls. Wraz z kolegą z draftu Jamesem Johnsonem podpisał kontrakt z Bulls w lipcu 2009. W jego pierwszym sezonie Bulls dostali się z 8 miejsca do playoffów. Zadebiutował w przegranym spotkaniu z Cleveland Cavaliers, w którym zdobył 7, 6 punktów i 7 zbiórek. Po sezonie został wybrany do najlepszego składu debiutantów. W 2011 uczestniczył w meczu debiutantów z drugoroczniakami, w którym zdobył 8 punktów i zanotował 2 zbiórki.
W sezonie 2013/2014 zajął drugie miejsce w głosowaniu na najlepszego „szóstego” zawodnika ligi NBA.
23 lutego 2017 został wytransferowany wraz z Dougiem McDermottem i niechronionym wyborem II rundy draftu 2018 do Oklahomy City Thunder w zamian za Joffreya Lauvergne'a, Anthony'ego Morrowa oraz Camerona Payne'a.
10 lipca 2017 podpisał umowę z Minnesotą Timberwolves.
8 lipca 2019 został zawodnikiem New York Knicks. 19 listopada 2020 opuścił Knicks. 7 stycznia 2021 zawarł kolejną umowę z Knicks, tym razem do końca sezonu. 19 lipca 2022 dołączył do Washington Wizards.