1971-ban kapott fizikai Nobel-díjat „holografikus módszer feltalálásáért és a kifejlesztéséhez való hozzájárulásáért”.
1900. június 5-én született.
Leszerelése után beiratkozott a Magyar királyi József nádor Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem gépészmérnöki osztályába. 1920-tól Berlinben folytatta tanulmányait a charlottenburgi Technische Hochschule elektromérnöki karán. Élénk tudományos élet színtere volt ekkor Berlin, ahol nagy számú tudásra éhes magyar fiatal tanult. Gábor Dénes bekerült abba a körbe, melynek lelke Szilárd Leó (fizikus, akit az atombomba atyjaként ismernek, ő ismerte fel a nukleáris láncreakciót) volt. Ő szervezte többek között Einstein szemináriumát, és az előadásokra meghívta Wigner Jenőt (Nobel-díjas fizikus, az atommagok és elemi részecskék elméletének továbbfejlesztője), Neumann Jánost (a XX. század egyik legnagyobb matematikusa, a kvantummechanika, a számítógépek, a játékelmélet atyja) és Gábor Dénest is. Később a magyar baráti kör Polányi Mihállyal (magyar–brit tudós, akinek munkássága a fizikokémiától a közgazdaságtanon keresztül a filozófiáig terjedt), Kösztler Artúrral (író, újságíró, társadalomfilozófus, legismertebb regénye: Sötétség délben) bővült. Mérnöki diplomáját 1924-ben szerezte meg.
Hitler hatalomra jutásáig a Siemens és Halske cégnél dolgozott. 1933-ban hazatért Magyarországra. Egy éven át az Egyesült Izzó kutatólaboratóriumában a gázkisülés fizikájával foglalkozott. 1934-ben végleg Angliában telepedett le és angol állampolgár is lett. 14 éven át a British Thomson-Houston Társaság kutatólaboratóriumában dolgozott Rugbyben. 1947-ben itt találta fel a holográfiát, amelyért később, 1971-ben fizikai Nobel-díjat kapott. A holográfia azonban 1960-ig, a lézer felfedezéséig nem terjedt el.
1936-ban megnősült, felesége Marjorie Louise Butlert, akivel haláláig harmonikus házasságban élt, gyermekük nem született.
1949-1967-ig, nyugdíjba vonulásig az Imperial College-ban elektronikát adott elő, majd itt lett alkalmazott elektronfizika professzora. 1956-ban a Royal Society a tagja lett. 1968-ban részt vett a Római Klub alapításában. A Római Klub egy nem üzleti szervezet, amely globális eszmecserét folytat különböző nemzetközi politikai kérdésekről. A szervezet székhelye Hamburgban volt, 2008. július 1-jétől azonban a központ a svájci Winterthurban van.
Magyarországra 1962-től többször ellátogatott. Mindig büszkén vallotta magát magyarnak.
1974-ben súlyos agyvérzést szenvedett, melyből már nem épült fel. 1979. február 9-én hunyt el Londonban.
Emlékét őrzi a Gábor-érem (angolul: Gabor Medal), mely egyike a Royal Society érmeinek. A biológia, azon belül leginkább molekuláris biológia és a genomika terén elért jelentős felfedezésekért ítélik oda.
Az innováció területén végzett kiemelkedő szakmai munka elismerésére a NOVOFER Alapítvány 1989-ben alapított díját is róla nevezték el (Gábor Dénes Díj).
Kisbolygót is őrzi nevét, mégpedig a 70071-es.