Foi protagonista da série Diff'rent Strokes (Minha Família é uma Bagunça ou Arnold, 1978 - 1986). Devido a uma disfunção renal que o impossibilitou de crescer, ele parecia ser uma criança de oito anos até o último ano da serie 1986. Tornou-se astro da noite para o dia, aparecendo em comerciais e estrelando em 1982 o seu próprio desenho animado - The Gary Coleman Show (exibido no Brasil pela Rede Manchete, com o nome Andy, o Anjinho da Guarda).

Com o fim de Diff'rent Strokes em 1986, Gary deixou de ser gracinha e passou a fazer pequenas aparições em séries e filmes, até que foi sendo esquecido pelos produtores e pelo seu público. Tentou suicídio duas vezes e mais tarde processou seus pais e empresário, por roubarem todo o seu dinheiro. Quando estava em um shopping de Los Angeles, esmurrou uma fã, que insistentemente queria seu autógrafo. Foi preso e processado a pagar as despesas médicas da vítima. Fez uma rápida aparição em The Fresh Prince of Bel-Air (Um Maluco no Pedaço, no Brasil). Onde ele vai à mansão dos Banks no intuito de comprá-la.

Em 2001, falido e com dívidas, arrumou um emprego como segurança também em um shopping de Los Angeles. Em 2003 concorreu ao governo da Califórnia e perdeu para um outro ator, Arnold Schwarzenegger. Além de um episódio dos Simpsons, Gary também fez uma pequena aparição em dois episódios da série My Wife and Kids (Eu, a Patroa e as Crianças, no Brasil), onde seu nome era mencionado no sonho de Michael Kyle (personagem de Damon Wayans): "Kady será baixinha e bonitinha pra sempre, assim como Gary Coleman." e em outro onde é carregado por Shaquille O'Neal.

Morreu em uma sexta-feira, por causa de complicações decorrentes de uma queda ocorrida dois dias antes em sua casa, sofrendo uma hemorragia intracraniana . Ele estava internado em coma num hospital em Salt Lake City, nos Estados Unidos.