Родился в 19 или, возможно, в 20 году в семье единственного сына императора Тиберия Друза Младшего и его жены Ливиллы. Ливилла родила двойню — Тиберия и его брата Германика. Из-за этого получили когномен Гемелл (лат. Gemellus — «Двойняшка»).
В 23 году, в возрасте 3 лет, скончался брат Тиберия Германик, а немного позже — отец. Император забрал внука во дворец, где тот и воспитывался. Позже, в 31 году, выяснилось, что мать мальчика, Ливилла, отравила Друза по наущению своего любовника Сеяна. С этого момента у императора появились сомнения в законном происхождении Тиберия Гемелла. Возможно, именно этим объяснялось то, что единственный родной потомок Тиберия мужского пола не был им усыновлен и не был назначен наследником. К 17 годам мальчик еще не надел мужскую тогу (лат. toga virilis).
В 37 году император Тиберий умер. В своем завещании он оставил Калигуле и Тиберию равные доли . Однако Калигула заручился поддержкой префекта преторианцев Макрона и 28 марта 37 года был объявлен императором.
Сразу после провозглашения Калигула выступил в Сенате с просьбой признать завещание Тиберия недействительным. При этом он усыновил Тиберия Гемелла, сделал его принцепсом молодежи . Тиберий наконец-то надел мужскую тогу. Однако Калигула видел в Тиберии опасного соперника, и, как только утвердился у власти, отдал приказ о его убийстве .
Прах Тиберия был помещен в мавзолей Августа. При раскопках была обнаружена его надгробная плита, в которой, однако не было никакого упоминаня о наследовании. Плита гласила:
Ti. Caesar | Drusi Caesaris f. | hic situs est.
Перевод: «Тиберий Цезарь, сын Друза Цезаря, покоится здесь».