В 1911 году Дороти Гибсон пригласили сниматься в кино. После нескольких проходных ролей Америке, Дороти стала звездой номер один парижской киностудии «Éclair». Её кинокарьера стремительно набирала обороты. Фактически она стала одной из первых актрис, которых можно назвать самостоятельными звёздами, то есть актрисами, которые приносят доход вне зависимости от того, в каких фильмах и на каких киностудиях они снимаются. Основным жанром Дороти Гибсон стали комедии: «Мисс Маскарад» (1911) и «Любовь найдёт путь» (1912). Эти фильмы принесли ей огромную популярность и позволили попробовать штурмовать центр киноиндустрии – Голливуд.

В 1912 году после нескольких недель отдыха в Италии Дороти Гибсон вместе с матерью решила вернуться в Америку, чтобы покорить Голливуд. 10 апреля они сели на гигантский лайнер с именем «Титаник». Когда в ночь с 14 на 15 апреля 1912 года Дороти Гибсон с друзьями играли в бридж, «Титаник» столкнулся с айсбергом и стремительно начал тонуть. Ей повезло вместе с двумя партнёрами по игре сесть в спасательную шлюпку № 7 и избежать гибели на «Титанике». Прибывший корабль «Карпатия» доставил полумёртвых от ужаса и холода пассажиров в Нью-Йорк.

По прибытии в США Дороти Гибсон, кинозвезда, спасшаяся с «Титаника», стала сенсацией и невероятно популярным человеком. Буквально спустя месяц Дороти предложили огромные деньги за участие в фильме о катастрофе «Титаника». Гибсон поставила жёсткие условия – она должна не только сыграть главную роль, но и стать сценаристом и продюсером фильма. Для неё «Титаник» не был всего лишь громкой сенсацией и она не могла допустить, чтобы в кино эту историю превратили в водевиль! Фильм «Спасшиеся с «Титаника» (1912) стал одним из самых кассовых в истории Голливуда. Он мгновенно вознёс Дороти Гибсон в ранг звёзд американского кино. Интересно, что в фильме Дороти Гибсон снималась именно в той самой одежде, которая была на ней в момент гибели «Титаника»!

После этого успеха Дороти Гибсон сыграла ещё главные роли в фильмах «Руки над морем» (1912) и «Месть Шёлковой Маски» (1912) и внезапно заявила о своём уходе из кино. На тот момент она была самой высокооплачиваемой актрисой Америки и её гонорары превосходили даже гонорары Мэри Пикфорд! За свою карьеру в кино она снялась в 16 фильмах.

С тех пор Дороти Гибсон посвятила себя опере, став звездой «Метрополитен-Опера» в Нью-Йорке. Тогда же Гибсон выходит замуж за одного из учредителей киностудии «Юнивёрсал» Жюля Брулатура. Однако, семейная жизнь не заладилась. Кроме того, в 1913 году, сидя за рулём «Бьюика» своего пьяного мужа и пытаясь одновременно успокоить рвущегося к рулю Брулатура, Дороти Гибсон сбила насмерть пешехода. В ходе судебного разбирательства муж свалил всю вину за происшедшее на Доротьи и подал на развод. Позорный бракоразводный процесс длился 6 лет… Суд оправдал Дороти Гибсон, но чтобы быть подальше от сплетен, публичности и бывшего мужа, она перебралась в Париж, а оттуда в Италию.

В Италии Дороти Гибсон стала яростной противницей фашистского режима Муссолини и участвовала в акциях по спасению из Италии политических противников фашистов. В 1944 году по приказу Муссолини Дороти Гибсон была посажена в миланскую тюрьму за «антигосударственную» деятельность и приговорена к смертной казни. Однако, при поддержке кардинала Ильдефонсо Шустера Дороти Гибсон удалось бежать из тюрьмы в Милане.

После окончания Второй Мировой войны Дороти Гибсон жила в Париже, посвятив себя изобразительному искусству. Здесь же она и умерла от инфаркта в 1946 году. Похоронили легендарную женщину 20 века на кладбище Сен-Жермен-ан-Ле в Париже.

Дороти Гибсон стала прообразом многих киногероинь, в частности с неё писали образы своих героинь Орсон Уэллс в фильме «Гражданин Кейн» и Роберто Росселлини в картине «Генерал дела Ровере». А в 1997 году Джеймс Камерон списал с Дороти Гибсон свою Роуз из знаменитого блокбастера «Титаник».