I2002 ble Gilberto tatt ut i Brasils tropp tilverdensmesterskapet. Da midtbanestjernenEmerson ble skadet like før den første kampen, ble Gilberto Silva hentet inn, og han fikk spille hver kamp i mesterskapet som Brasil vant ved å slåTyskland 2-0 i finalen.
Gilbertos spill i VM skapte interesse hos mange europeiske klubber, og i august samme år signerte han kontrakt medArsenal. Gilberto debuterte for Arsenal iFA Community Shield-kampen motLiverpool. Han kom innpå i andre omgang og scoret vinnermålet. I2002-03 ble Gilberto fast inventar på Arsenals startoppstilling, og var med på å vinneFA-cupen. 25. september 2002 satte han ny rekord for det raskeste målet i enmesterligakamp, med scoring etter 19,4 sekunder motPSV Eindhoven.
Etter en sesong med lite spilletid grunnet hard konkurranse fra blant annetCesc Fàbregas ogMathieu Flamini om plassen på den sentrale midtbanen hos Arsenal, meldte Gilberto overgang til greske Panathinaikos. 18. juli 2008 skrev han under på en 2+1-årskontrakt med klubben, men årlige lønninger på 3,6 millioner euro. Overgangen fra Arsenal tilPanathinaikos ble på omtrent 1,6 millioner euro.
Gilberto ble tatt ut i den brasilianske troppen tilVM 2006.