W ostatnim w sezonie wielkoszlemowym turnieju, US Open, Amerykanin w singlu dotarł do III rundy, wygrywając w I rundzie z Mardym Fishem 5:7, 5:7, 6:4, 6:3, 6:2. Następnie pokonał Marka Philippoussisa 6:4, 6:4, 6:4, a w walce o IV rundę zagrał z Thomasem Johanssonem, któremu uległ 6:3, 3:6, 6:7(5), 6:7(1). W deblu odpadł z rywalizacji w II rundzie.
2001 Sezon zaczął od I rundy gry pojedynczej w Australian Open, natomiast w deblu doszedł do II fazy rozgrywek. W Mediolanie w singlu oraz w Memphis awansował do ćwierćfinałów. W połowie lutego bronił barw narodowych w Pucharze Davisa przeciwko Szwajcarii. W grze pojedynczej Gambill pokonał Michela Kratochvila, a przegrał z Rogerem Federerem, z kolei w grze podwójnej poniósł porażkę z parą Roger Federer i Lorenzo Manta grając wspólnie z Justinem Gimelstobem.
Podczas rozgrywek w San José doszedł w grze pojedynczej do półfinału, w którym przegrał z Andre Agassim 4:6, 4:6, a w deblu awansował do finału grając tym razem wspólnie z Jonathanem Starkiem. Przeciwnikami amerykańskiej pary był duet Mark Knowles-Brian MacPhie, który ostatecznie wygrał spotkanie 6:3, 7:6(4). W turnieju w Delray Beach Gambill zdobył mistrzowski tytuł w singlu oraz w grze podwójnej.