Gibson ganhou destaque como ator quando ele estrelou em Baby Boy de John Singleton, em 2001. Gibson é mais conhecido por interpretar Roman Pearce em +Velozes e +Furiosos, a sequência de 2003 a Velozes e Furiosos ao lado do companheiro amigo e ator Paul Walker e Eva Mendes. Singleton, mais uma vez dirigiu o blockbuster e em 2005 eles colaboraram, pela terceira vez, quando Gibson co-estrelou o drama de ação-crime Quatro Irmãos ao lado de Mark Whalberg. Ele foi a estrela na cintura drama de ação profunda com Meagan Good.
Em 2007, Gibson conseguiu seu maior papel quando ele co-estrelou com Shia LaBeouf, eo elenco de Josh Duhamel, John Turturro, Megan Fox, Anthony Anderson e Jon Voight em Transformers, dirigido e co-produzido por Michael Bay. Steven Spielberg foi produtor executivo do filme e passou a fazer quase 710 milhões dólares americanos em todo o mundo. Em 2008, ele co-estrelou ao lado de Jason Statham em Death Race.
Nos finais da década de 90, Tyrese fez estreia em uma linha de revistas muito famosa. Em 8 de maio de 2012, Tyrese lançou um livro, intitulado de How To Get Out of Your Own Way. Em 05 de fevereiro de 2013 Tyrese fez seu segundo livro chamado Manology: Secret's of Your Man's Mind. Em 2013 Tyrese disse estar preparando um outro livro chamado Black Rose.
Em fevereiro de 2010, participou do videoclipe do single "Telephone" de Lady Gaga com parceria de Beyoncé, atuando como o namorado de Beyoncé. O single alcançou o topo das paradas de vários países.