Fils du comte Manassès 1er de Chalon et d’Ermengarde de Provence. Celle-ci pourrait être la fille du roi Boson V de Provence.
Principal lieutenant du duc de Bourgogne [1] Hugues le Noir, il lui succède dans ses différents comtés, mais sans être reconnu duc de Bourgogne, et il doit se contenter du titre de comte principal des Bourguignons. Il se maintient à l’écart des luttes de pouvoir entre les Carolingiens et les Robertiens [2], mais doit accepter la suzeraineté du duc et comte Hugues le Grand.
Lorsqu’il accède au trône de Francie [3], en 923, Raoul 1er, préfère confier le duché de Bourgogne à son ancien lieutenant, Gilbert de Chalon, qui devient son beau-frère 5 ans plus tard, en épousant Ermengarde de Bourgogne, plutôt qu’à son propre frère cadet, Hugues.
En 936, son beau-frère Hugues et Hugues le Grand, alors comte de Paris [4], marquis de Neustrie [5], et duc des Francs, contestent tous deux la décision du roi Raoul et revendiquent le duché de Bourgogne.
En 938, un traité, signé à Langres [6], divise celui-ci en trois part égales, respectivement attribuées à Gilbert de Chalon, à Hugues de Bourgogne le Noir, et à Hugues le Grand. Chaque bénéficiaire prend alors le titre de duc de Bourgogne. Gilbert conserve donc son titre ducal mais règne, de fait, sur un territoire réduit.
Cette division prend fin en 943, par décision de Louis IV d’Outremer, roi des Francs, qui confie l’intégralité des droits sur le duché de Bourgogne à Hugues le Grand, et donnent à Hugues le Noir et à Gilbert de Chalon, le titre de comte principal de Bourgogne. Dès lors, ces derniers continuent de jouir de la part qu’il avait mais deviennent des vassaux du duc.
Ainsi, en 952, il récupère la part d’Hugues le Noir, qui vient de trépasser. Il jouit dès lors, bien que vassal d’Hugues le Grand, des revenus des deux tiers du duché de Bourgogne et y étend son influence, ce qui le rend de fait plus puissant que le duc, son suzerain, et menaçant pour ce dernier.
Afin d’éviter une éventuelle conquête du comte principal et de garder le contrôle du duché entre les mêmes mains d’un seul et même duc, Hugues le Grand s’empresse de marier Otton de Bourgogne , son fils, à Liégearde, la fille de Gilbert de Chalon.
Il disparaît vers 956.