Herečka pochádzala z rodiny chudobného farmára zo Severnej Karolíne. Mala sa stať sekretárkou, ale keď mala 18 rokov, zaujali ju náhodne urobené fotografie pánmi z filmového štúdia Metro-Goldwin-Mayer a o jej ďalšom živote bolo rozhodnuté.
Spočiatku dostávala len neveľké epizódne roly. Väčšiu pozornosť režisérov a teda aj divákov upútala až filmom Zabijaci (1946), v ktorom si zahrala po boku Burta Lancastera.
Potom išla z jednej hlavnej úlohy do druhej. Excelovala napríklad v snímkach Pandora a bludný Holanďan, Bosonohá kontesa, Dotyk Venuše, Mogambo, Na pláži, Nahá Maja či Noc leguána.
Menej úspešná bola Gardnerová v manželstve: vydala a rozviedla sa trikrát, jej posledným manželom bol Frank Sinatra. Hollywood Ava Gardnerová z hĺbky duše nenávidela, pripadal jej malomestský a povrchný.
V polovici 50. rokov sa natrvalo presťahovala do Španielska a posledné roky svojho života prežila v Londýne, kde 25. januára 1990 vo veku 67 rokov zomrela na zápal pľúc.