Urodziła się 26 listopada 1921 w Neuilly-sur-Seine[1] na przedmieściach Paryża w zamożnej rodzinie[2] agronoma i producenta chemikaliów Emile’a Gilota oraz Madeleine Renoult-Gilot[1].
W 1943 w paryskim bistro poznała Pabla Picassa. W tym czasie organizowana była jej pierwsza wystawa, a ona sama porzuciła studia prawnicze, aby studiować sztukę w Académie Julian[2].
Gilot szybko została muzą Pabla Picassa – sportretował ją m.in. na obrazach Kobieta-Kwiat (1946) i Femme assise (1949)[2]. W 1946 zamieszkała z Picassem. W trakcie ich wspólnego życia często była nękana przez żonę Picassa Olgę Chochłową(inne języki), której Picasso od 1935 blokował rozwód w obawie o podział majątku. Picasso wpłynął na Gilot artystycznie i znacząco pomógł jej zaistnieć w galeriach i domach aukcyjnych, lecz chciał ją kontrolować i pozbawić swobody twórczej[4]. Ich związek trwał ponad 10 lat, a zakończyła go Gilot[2], która była jedyną partnerką Picassa, która go porzuciła, a nie została porzucona przez niego[2]. Gilot twierdziła, że Picasso znęcał się nad nią fizyczne i psychicznie oraz, że bywał okrutny, sadystyczny i bezlitosny dla innych i dla siebie[2] (m.in. zgasił na jej twarzy papierosa[5]).
Lata ich związku opisała szczegółowo w wydanych w 1964 bestsellerowych wspomnieniach Życie z Picassem. Picasso trzykrotnie bezskutecznie składał pozwy przeciwko niej i wydawcy książki, a po sądowej porażce próbował[2] (z powodzeniem)[5] sabotować jej karierę artystyczną i do końca życia unikał kontaktów z ich wspólnymi dziećmi[2]. Z rozmysłem zniszczył również wszystkie pamiątki po niej, których nie zdążyła zabrać z ich wspólnego domu, m.in. listy, które pisał do niej Henri Matisse[5]. Na podstawie książki w 1996 powstał film Picasso – twórca i niszczyciel z Anthonym Hopkinsem i Nataschą McElhone[2]. Wcześniej Jerzy Andrzejewski wykorzystał romans Gilot z Picassem jako inspirację do swojej powieści Idzie skacząc po górach[4].
W 1970 osiedliła się w Stanach Zjednoczonych[6]. W 1973 została mianowana dyrektorem artystycznym Virginia Woolf Quarterly[3]. Dwa lata później napisała książkę Interface: The Painter and the Mask o swoim życiu jako artystki[1]. Wykładała na uczelniach artystycznych w Nowym Jorku i Paryżu, a 1976–1983 kierowała wydziałem sztuk pięknych na Uniwersytecie Południowej Kalifornii[2]. W latach 80. i 90. XX w. projektowała kostiumy, scenografię i maski dla Muzeum Guggenheima w Nowym Jorku[3].
Gilot malowała jeszcze jako 90-latka. Jest autorką ok. 1600 płócien i 3600 prac na papierze oraz ceramiki. Jej prace znajdują się w zbiorach m.in. Musée d’Art Moderne w Paryżu, Metropolitan Museum of Art i Museum of Modern Art w Nowym Jorku oraz w National Museum of Women in the Arts w Waszyngtonie[2]. Dopiero w 2024 Musée Picasso zapowiedziało otwarcie oddzielnej sali poświęconej twórczości Gilot, pokazującej ją jako autonomiczną jednostkę twórczą, a także zmianę narracji wystawy stałej poświęconej Picassowi w kontekście Gilot[5]. Uhonorowano ją m.in. Krzyżem Kawalerskim (1990) i Krzyżem Oficerskim (2010) Legii Honorowej[3].
Po rozstaniu z Picassem Gilot dwukrotnie wychodziła za mąż[2] – za malarza[4] i przyjaciela z dzieciństwa Luca Simona[2] (1955–1962)[4] a potem za wirusologa Jonasa Salka. Była matką dwojga dzieci Picassa[2] – Claude’a (1947) oraz Palomy (1949) a ze związku z Simonem miała córkę Aurélię[4].
