与弗雷德里克·桑格一起被授予哥伦比亚大学的路易莎·格罗斯·霍维茨奖。那年他还获得了盖尔德纳奖和拉斯克基础医学研究奖。1980年与弗雷德里克·桑格因为发展了测定DNA序列的方法（马克萨姆-吉尔伯特测序），而与保罗·伯格（Paul Berg）共同获得诺贝尔化学奖。吉尔伯特和桑格被确认开创性的工作设计方法来确定的核酸中的核苷酸序列。