Gillberg er kjent for sin forskning på autisme hos barn, Aspergers syndrom, ADHD og anorexia nervosa. Han er grunnlegger og redaktør av tidsskriftet og forfatter og redaktør av en rekke fagbøker og vitenskapelige publikasjoner. Han har også mottatt flere vitenskapelige utmerkelser, blant annet , og han har mer enn 300 vitenskapelige artikler i Medline.