Allt började med en av världens första konstgjorda njurar som uppfanns av professor Nils Alwall. 1961 mötte industrimannen Holger Crafoord professor Alwall på en tillställning och lyssnade på hans berättelse. Holger Crafoord blev så imponerad att han kände sig tvungen att utveckla och marknadsföra uppfinningen som skulle rädda liv.
Utvecklingsarbetet påbörjades i Lund 1964. Företaget tog namnet Gambro, som kommer från en förkortning av ”Gamla Brogatans Sjukvårdsaffär Aktiebolag”. 1967 började konstgjorda njurar för engångsbruk och dialysapparater att masstillverkas. Företagets första anläggning utanför Sverige byggdes i Hechingen i Tyskland på 1970-talet.
Under de följande tre årtiondena kunde Gambro bredda sitt sortiment av produkter och tjänster genom förvärv. Hospal, COBE, REN och Vivra blev en del av Gambro-koncernen under denna tid. REN och Vivra avyttrades 2005 när Gambro sålde alla sina amerikanska dialyskliniker till det amerikanska dialysföretaget DaVita.
Den 3 april 2006 lade Indap AB, som ägs gemensamt av de svenska investmentbolagen EQT och Investor AB, ett kontantbud till aktieägarna i Gambro om att köpa alla utestående aktier i företaget. Gambros nya ägarstruktur trädde i kraft i juni 2006.
Sedan dess har koncernen delats upp i tre fristående företag: Gambro, som fokuserar på extrakorporeala behandlingar, CaridianBCT, som fokuserar på blodkomponentteknik, och Diaverum, som driver Gambros tidigare dialyskliniker och har sålts till investmentbolaget Bridgepoint. Nya Gambro är således ett fokuserat medicintekniskt företag med tydlig inriktning på att bli ledande inom det extrakorporeala området.
2013 köpte det amerikanska företaget Baxter Gambro från Investor för närmare fyra miljarder dollar.