A Pulitzer-díjas drámaíró, Frank D. Gilroy fia. Egy ideig zenészként kereste kenyerét, írói hajlamai azonban más irányba terelték. Első forgatókönyve a "The Cutting Edge" volt. Pályája során a szakma olyan jeles képviselőivel dolgozott együtt, mint Robert Cort, William Goldman, Martin Shafer, Jerry Bruckheimer, no és persze Taylor Hackford.
Társszerzőként vett részt a Dolores Claiborne, Az ördög ügyvédje, The Cutting Edge, For Better and For Worse, Halálos terápia, Bait és az Armageddon megírásában. Gilroy legutóbbi forgatókönyve a Túszharc volt, melyet ugyanaz a Taylor Hackford rendezett, aki Az ördög ügyvédjében és a Dolores Clairborne-ban is Gilroy munkatársa volt. 

Filmjei

Forgatókönyvíróként
    2009. A dolgok állása (State of Play)
    2009. Kettős játék (Duplicity)
    2007. Michael Clayton
    2007. A Bourne-ultimátum (The Bourne Ultimatum)
    2006. Halálforgás: Aranyesély (The Cutting Edge: Going for the Gold) /szereplők/
    2004. A Bourne-csapda (The Bourne Supremacy)
    2002. A Bourne-rejtély (The Bourne Identity)
    2000. Túszharc (Proof of Life)
    2000. Csali
    1998. Armageddon /adaptáció/
    1997. Az ördög ügyvédje (The Devil's Advocate)
    1996. Halálos terápia (Extreme Measures)
    1995. Dolores Claiborne
    1993. For Better and for Worse /tévéfilm/
    1992. Halálforgás (The Cutting Edge)

Rendezőként
    2009. Kettős játék (Duplicity)
    2007. Michael Clayton

    2012. A Bourne hagyaték