Nació y creció en Dublín. Empezó su carrera profesional en el Abbey Theatre antes de unirse al Royal Court Theatre de Londres.

Debutó en la gran pantalla en Excalibur de John Boorman. A continuación, trabajó en películas como Hanna K. de Costa-Gavras; Gothic de Ken Russell; Relación fatal de Mary Lambert; Muerte entre las flores de Joel y Ethan Coen; Una mujer peligrosa de Stephen Gyllenhaal; Mujercitas de Gillian Armstrong; Sospechosos habituales, la película premiada por la Academia, de Bryan Singer; Dead Man de Jim Jarmusch; Encantado de matarte de Larry Bishop; "Weapons of Mass Distraction" de Stephen Surjik, para HBO; This Is the Sea y la reciente El puente de San Luis Rey, ambas de Mary McGuckian; El hombre de la máscara de hierro de Randall Wallace; Enemigo público de Tony Scott; Stigmata de Rupert Wainwright; El fin de los días de Peter Hyam; Spider de David Cronenberg; P.S., la última película de Dylan Kidd, y la producción de Rogue Pictures que se estrenará en 2005, Assault on Precinct 13 de Jean-François Richet.

También ha producido varias películas, entre otras mencionaremos Escapada al sur de Mike Newell (que también protagonizó); En el nombre del padre de Jim Sheridan, nominada por la Academia; El año que murió Elvis (escrita y protagonizada por él) de David Keating; Alguien espera (protagonista) de Martin Donovan; The Brylcreem Boys (protagonista) de Terence Ryan, y Mad About Mambo de John Forte.

En los escenarios, Gabriel Byrne fue nominado a un Tony por su interpretación de James Tyrone Jr. en la obra "A Moon for the Misbegotten" de Eugene O'Neill, dirigida por Daniel Sullivan en Broadway.

Publicó su autobiografía, "Pictures in My Head", en 2001.