Die Geschichte Gamsens beginnt noch lange vor der ersten urkundlichen Erwähnung aus dem Jahr 1213.

Bereits im 9. Jahrhundert nach Christus sollen sich die ersten Menschen in den heutigen Iseauen niedergelassen haben. Erstmals urkundlich erwähnt wurde Gamsen im Januar 1213 als Kaiser Otto IV. die Siedlung Gamsenhusen, so der damalige Name des Ortes, mit all seinen Äckern, Wäldern, Wiesenweiden und Gewässern der Kirche für die Gründung eines Klosters überließ. Doch zu dieser Klostergründung kam es nie.

Im Jahr 1489 ließ der Celler Herzog Heinrich der Mittlere eine Übersicht der Gamsener Höfe anfertigen. Dadurch wurden erstmals detaillierte Angaben zur Größe des Ortes dokumentiert. Ende des 15. Jahrhunderts lebten hier etwa 200 bis 250 Einwohner auf insgesamt 21 Höfen. Etwa die Hälfte des Höfe wurde von Kleinbauern bewirtschaftet. Einen gewaltigen Schicksalsschlag mussten die Bewohner 1722 hinnehmen als bei einem Großbrand 64 Gebäude zerstört wurden.

Mitte des 19. Jahrhunderts zählte Gamsen über 400 Einwohner. Industriealisierung und Handwerk nahmen Einfluss auf das Sozialgefüge des Dorfes, das bis dahin hauptsächlich landwirtschaftlich geprägt war. 1939 zählte Gamsen 872 Einwohner. Nach Ende des Zweiten Weltkriegs 1945 zog es viele Flüchtlinge in den Ort, dass die Einwohnerzahl auf 1495 anstieg. Etwa zwanzig Jahre später konnte Gamsen etwa 2500 Einwohner verzeichnen.

Bis 1927 gehörte die Ortschaft Wagenhoff zur Gemarkung Gamsen. Seit 1968 bildete die Gemeinde Gamsen zusammen mit den Gemeinden Neubokel und Wilsche die Samtgemeinde Gamsen mit Sitz in Gamsen. Im Rahmen der niedersächsischen Gebietsreform am 1. März 1974 wurde Gamsen zusammen mit den ehemals selbständigen Gemeinden Kästorf, Wilsche, Neubokel und Winkel in die Stadt Gifhorn eingemeindet.

Im Jahr 2013 zählt Gamsen fast 5000 Einwohner.