Doug Gilmour jest trzykrotnie żonaty. Z pierwszą żoną Robyne ma córkę Maddison, która wyszła za hokeistę Evana McGratha (od 2013 Evan McGrath w klubie Frölunda gra z numerem 93 tak jak w przeszłości Gilmour). Z drugą żoną Amy ma dwóch synów: Jake’a (ur. 1996) i Tyson (ur. 1998), którzy także uprawiają hokej na lodzie. Z obecną żoną Sonją ma córkę Victorię.
Karierę rozpoczynał w rodzinnym mieście Kingston. Grał w kanadyjskich ligach juniorskich w ramach CHL: rok w OHL, a od 1981 przez dwa lata w QMJHL. W międzyczasie w drafcie NHL z 1982 został wybrany przez St. Louis Blues i także w ramach CHL. Od 1983 rozpoczął występy w lidze NHL. Wpierw pięć sezonów w St. Louis Blues, cztery w Calgary, sześć w Toronto (w latach 1994–1997 kapitan drużyny), potem kolejne lata spędził w czterech innych klubach, w tym w Montrealu. Ostatni mecz w karierze rozegrał w wieku niespełna 40 lat 13 marca 2003 jako jednorazowy epizod w barwach Toronto Maple Leafs. Łącznie w NHL rozegrał 20 sezonów, w tym czasie rozegrał 1656 spotkań, w których zdobył 1602 punkty za 510 goli i 1092 asysty. 8 września 2003 ogłosił zakończenie kariery zawodniczej.
Podczas kariery nosił przydomek Killer (Zabójca), który nadał mu inny hokeista, Brian Sutter, z uwagi na jego fizyczny styl gry przy niezbyt pokaźnych gabarytach ciała.
Po zakończeniu kariery rozpoczął działalność działacza. Od tego czasu pracował w klubie z Toronto, a później powrócił do rodzinnego Kingston i klubu w lidze OHL. Wpierw był trenerem w klubie, a od 2011 do 2017 pełnił funkcję menedżera generalnego. W 2019 opuścił klub by podjąć pracę w Toronto Maple Leafs.
Sukcesy
Doug Gilmour (z lewej) jako trener Kingston Frontenacs (2009)