Эдит Холм Сондергаард родилась 15 февраля 1899 года в городе Литчфилд, штат Миннесота в датской семье. Актёрское мастерство она изучала в Миннеаполиской школе драматического искусства. В кино она впервые появилась в 1936 году в фильме «Энтони Несчастный», и за первую же свою роль была удостоена премии «Оскар» как лучшая актриса второго плана, став первой, победившей в этой номинации. После этого Сондергаард стала довольно успешной актрисой, снявшись в дальнейшем в таких фильмах, как «Девушка Салема» (1937), «Седьмое небо» (1937) и «Жизнь Эмиля Золя» (1937).
Гейл Сондергаард стала прототипом для создания образа Злой королевы в мультфильме компании «Walt Disney» «Белоснежка и семь гномов» (1937). В 1939 году она пробовалась на роль Злой ведьмы в фильме «Волшебник страны Оз», но всё же для съёмок была утверждена Маргарет Хэмилтон, после того как руководство «MGM» решило, что образ ведьмы должен быть безобразен. Сондергаард, из-за страха за свою дальнейшую карьеру, решила отказаться от этой роли.
В 1940 году актриса сыграла возможно самую свою узнаваемую роль — коварную жену в фильме «Письмо», где она снималась вместе с Бэтт Дэвис. В 1946 году Гэйл вновь была номинирована на «Оскар» за роль леди Тианг в фильме «Анна и король Сиама», но награда досталась Энн Бакстер.
В 1978 году Гейл Сондергаард исполнила роль овдовевшей императрицы Марии Фёдоровны в пьесе «Анастасия» в Массачусетском университете.
В 1930 году Сондергаард вышла замуж за режиссёра Герберта Бибермана. Это было уже второе её замужество. В начале 1950-х гг. её карьера сильно пострадала в результате начавшегося в США явления под названием маккартизм. Её муж был обвинён в симпатиях к коммунизму и они вместе попали в «чёрный список» Голливуда. Актриса с мужем продали свой дом в Голливуде и перебрались в Нью-Йорк, где она занялась карьерой в театре. Прежде чем навсегда уйти в отставку Гейл Сондергаард ещё пару раз появилась в кино и на телевидении. Она умерла от церебрального сосудистого тромбоза 14 августа 1985 года в Калифорнии в возрасте 86 лет.