Le petit Manuel, surnommé Sete par son oncle, a grandi au-milieu de motos. Il le doit en grande partie à son grand-père, Don Paco Bulto, fondateur de la marque espagnole Bultaco.


Sete s'essaie à différentes catégories, notamment le trial et le motocross, avant de se poser sur les circuits. Il débute dans la Coupe Gilera en 1990 et, un an plus tard, coiffe les couronnes de champion junior de Catalogne et d'Espagne.

Il fait un passage en championnat d'Europe 250cc en 1992 et se voit offrir, l'année suivante, une wildcard pour le GP d'Espagne. Il faut attendre 1996 pour voir Gibernau apparaître sur la scène mondiale, grâce au champion du monde Wayne Rainey qui l'engage, au guidon d'une Yamaha, dans le championnat du monde 250cc. Vingt-et-unième à l'issue de la saison, il passe dans la catégorie supérieure, en 1997, toujours avec l'équipe Yamaha Rainey.

Il signe plusieurs arrivées dans le top dix, des résultats suffisants pour que le HRC fasse appel à lui. Il hérite d'abord de la machine de Takuma Aoki, puis celle de Mick Doohan en 1999. Cette campagne s'avère particulièrement satisfaisante, avec quatre podiums, et permet à Sete d'intégrer l'équipe Honda Repsol, aux côtés d'Alex Crivillé et Tadayuki Okada. Mais les résultats ne sont pas à la hauteur des attentes du team et l'Espagnol prend la direction de Suzuki.

La RGV 500 lui offre la première victoire de sa carrière à Valencia et la neuvième place du championnat. La saison 2002 est une nouvelle déception pour l'Espagnol. Il quitte alors Suzuki pour rejoindre le team Telefonica Movistar Honda.

Cette signature avec les troupes de Fausto Gresini marque un tournant dans la carrière de Gibernau. La tragique disparition, quelques jours après son accident au GP du Japon (1ère manche de la saison), de son équipier Daijiro Kato est un choc pour l'ensemble de l'équipe. Et un déclic pour Sete qui se retrouve propulsé leader. Il signe quatre victoires, qu'il dédie toutes à Kato, multiplie les podiums et se place comme principal adversaire de Valentino Rossi.

Vice-champion du monde, il repart à l'assaut du titre en 2004. Vainqueur de deux des quatre premiers GP, il s'installe un temps en tête du championnat du monde mais doit en céder les commandes, à Rossi, après le GP des Pays-Bas. Il connaît un passage à vide à mi-saison puis se ressaisit pour livrer bataille au pilote Yamaha. La tension atteint son paroxysme au Qatar, course emportée par Sete mais marquée par la polémique entourant la rétrogradation de Rossi sur la grille de départ. Piqué au vif, l'Italien emporte les trois dernières courses de l'année et Gibernau doit se contenter, une année encore, du titre de vice-champion du monde.

Toujours sous les couleurs Movistar Honda, il compte bien prendre sa revanche en 2005 mais déchante rapidement. L'entreprise de démolition psychologique lancée par Rossi fonctionne à merveille et Sete n'est plus que l'ombre de lui-même. Dominé par son jeune équipier Melandri, il accumule les soucis mécaniques et les erreurs. La victoire le fuit et il termine la saison à une décevante 7ème place.

Il décide, en 2006, de changer d'horizon et de rejoindre l'équipe Ducati.