Il est le fils de Thomas Gosse, peintre de portrait en miniature itinérant, et d’une domestique d’une Lady. Il étudie à Poole et à Blandford et devient très jeune employé de bureau dans la firme comptable de George Garland and Sons à Poole. En 1827, il part à Carbonear (Terre-Neuve) où il travaille, toujours comme employé de bureau, à la Slade, Elson and Co. C’est durant ce séjour qu’il s’initie à l’entomologie et devient le premier naturaliste à s’être intéressé aux insectes de l’île. En 1832, il fait l’expérience d’une révélation religieuse et, écrit-il, « solennellement, délibérément et bravement, prend Dieu comme mon Dieu » (solemnly, deliberately and uprightly, took God for my God)
En 1835, il quitte Terre-Neuve pour le comté de Compton, dans le Bas-Canada, où il exploite une ferme sans grande réussite durant trois ans, d’abord dans le but d’établir une communauté avec deux de ses amis religieux. Malgré cet échec, le contact avec la nature renforce son amour pour l’histoire naturelle ; ses voisins le surnomme « l’anglais fou qui récolte des bestioles » (that crazy Englishman who goes about picking up bugs). Gosse séjourne brièvement dans le centre de l’Alabama, où il étudie et dessine la faune et, raconte-t-il, se met à détester « tout ce qu’il voit et entend au sujet de l’esclavage ».
Il part, pour le compte du British Museum, faire des récoltes d’oiseaux en Jamaïque de 1844 à 1846. Gosse devient membre de la Royal Society en 1865. Il fait partie de la mission de Plymouth.
Gosse fait paraître de très nombreuses publications scientifiques. Il tente de réconcilier les idées bibliques des connaissances géologiques de son temps qui fait remonter l’origine de la terre à des millions d’années. Dans Omphalos : An Attempt to Untie the Geological Knot, il tente de démontrer que c’est Dieu, au moment de la création du monde, qui a mis des fossiles dans les roches afin de faire croire que le monde est plus vieux qu’il n’est.
Philip Henry Gosse est devenu membre de la Royal Society le 5 juin 1856.