Рос сиротой (мать умерла, отец ушёл в монастырь и вскоре также умер). Учился в своём родном городе у незначительного художника Аллегретто Нуци, вероятно, сблизился в юности с кем-нибудь из других сиенских мастеров и быстро достиг большой известности.
Работал в Центральной Италии — в Брешии, Венеции, Флоренции, Сиене, Орвьето и в Риме, где с 1426 до самой смерти своей занимался украшением Латеранского собора фресками, изображающими сцены из жизни Иоанна Крестителя. После его смерти его младший современник и друг Пизанелло, которому Джентиле завещал свои рабочие инструменты, завершил роспись базилики (не сохранилась).
По одному из предположений, похоронен в римской церкви Санта-Мария-ин-Трастевере.
Фрески в Сан-Джованни ин Латерано, равно как того же рода произведения Джентиле в других местах (например, в венецианском Палаццо Дожей) погибли. О его даровании можно получить представление только по немногим дошедшим до нас станковым картинам его работы, из которых самые замечательные — «Поклонение волхвов» (один из лучших образцов интернациональной готики), «Коронование Марии» и «Бегство в Египет».
Их главные достоинства — оживлённость композиции, тщательно разработанный, тонкий рисунок, благородство и экспрессивность фигур, свежесть красок. Деликатностью моделировки лиц, нежной бледностью их карнации и умением одушевлять их чувством благочестия Джентиле напоминает фра Беато Анджелико.
Джентиле имел значительное влияние на современную ему живопись, особенно на венецианскую, через своего ученика Якопо Беллини.