Нейтан Гэмбл родился в Такоме, штат Вашингтон. Отец и мать Нейтана являются театральными режиссёрами, которые руководят театральным кружком для детей. У Нейтана есть две сестры: Даниэль Сумида и Лора.
Он снялся в таких фильмах, как «Диггеры» (2007), «Мгла» (2007), «Тёмный рыцарь» (2008), «Марли и я» (2008). Также снялся в нескольких короткометражных фильмах, таких как «Сухой дождь» и Displaced. В 2010 году он играл роли По Маллоя в телефильме Captain Cook’s Extraordinary Atlas и Лукаса Томпсона в фильме «Врата».
Свою первую главную роль Гэмбл получил в 2011 году в фильме «История дельфина», в котором он сыграл Сойера Нельсона, мальчика, который обнаруживает дельфина, попавшего в ловушку крабов во Флориде (фильм основан на реальной истории дельфина Уинтера), продолжение этого фильма вышло в 2014 году.
