Den 19 november 2011 avslöjade Gibbs representant att han fick diagnosen kolorektal cancer och att hans yngre bror Barry höll på att återhämta sig från en njuroperation. I februari 2012 meddelade Gibb att hans cancer hade spridit sig till levern och tjocktarmen och att han hade opererats den 20 oktober 2011. Han fick sex omgångar av kemoterapi mellan juli och december 2011. Det rapporterades också i februari 2012 att Gibb var bara månader kvar att leva. Men han gjorde ytterligare framsteg genom en experimentell läkemedelsprövning och var tillräckligt frisk till sommaren för att spela in två nya låtar till Bee Gees' Mythology box set. Den 13 april 2012 avslöjade Gibb i det brittiska frukostprogrammet Daybreak att hans tumörer hade minskat med 75 % efter behandling, och att läkare hade gett honom "helt klart". I oktober 2012 avslutade Gibb en sju veckor lång strålbehandling på sin lever i Boston, Massachusetts.
Levercancer
Gibbs cancer kom dock tillbaka senare under 2012. Den 14 oktober ställde han in sina kommande liveframträdanden efter en skanning som visade att hans cancer hade återvänt. Gibb meddelade också att Bee Gees troligen skulle turnera 2013 om hans hälsa tillät. I januari 2013 genomgick han ytterligare operation för att ta bort en utväxt från hans lever, samt flera tarmresektioner.