In Dörphof, Schleswig-Holstein, 1945 geboren, studierte sie Englisch und Geschichte. Nach dem Studium kam sie 1971 als wissenschaftliche Mitarbeiterin an die Universität Stuttgart. Am 2. Mai 1990 wählte der Gemeinderat Gabriele Müller-Trimbusch als erste Frau in die Stuttgarter Bürgermeisterriege. 1998 und 2006 wurde sie in ihrem Amt bestätigt. 2010 beendete sie ihre Aufgabe als Bürgermeisterin mit Vollendung des 65. Lebensjahres.
In die Amtszeit der FDP-Politikerin fiel die Neuordnung des Sozialamts und die damit verbundene Gründung des Eigenbetriebs leben & wohnen. Zukunftsweisend waren ihre Initiativen zur Weiterentwicklung der Kindergärten zu Kindertagesstätten, die zugleich einen Bildungsauftrag wahrnehmen. Das Konzept "Einstein in der Kita" wurde mehrfach ausgezeichnet.
Um ein besseres und neues Miteinander von jüngeren und älteren Generationen zu erreichen, hat Gabriele Müller-Trimbusch das Konzept der Generationenhäuser umgesetzt, das inzwischen bundesweit übernommen worden ist. Während ihrer Amtszeit hat sich die Drogen- und Behindertenpolitik der Landeshauptstadt Stuttgart grundlegend gewandelt.
Vor großen Herausforderungen stand ihr Referatsbereich am Anfang der 1990er-Jahre, als über 10 000 Bürgerkriegsflüchtlinge aus dem ehemaligen Jugoslawien und Asylbewerber im Stadtgebiet untergebracht und versorgt werden mussten. Außerdem war sie bis 2011 Mitglied der Härtefallkommission Baden-Württemberg.
Gabriele Müller-Trimbusch hatte und hat zahlreiche Ehrenämter inne. Seit Gründung der Stiftung Bundespräsident-Theodor-Heuss-Haus, die das Leben und Wirken des ersten Bundespräsidenten erforscht, ist sie deren Vorstandsvorsitzende. Außerdem gehört sie dem Vorstand der Theodor-Heuss-Stiftung an. Sie war Vorsitzende des Sozialausschusses des Städtetages Baden-Württemberg und Mitglied im Stiftungsrat "Familie in Not". Nach wie vor ist Gabriele Müller-Trimbusch ehrenamtliche Richterin am Bundessozialgericht in Kassel. Ebenso engagiert sie sich weiterhin als Vorsitzende des Theater Rampe e.V., als Vorstandsmitglied der Württembergischen Bibliotheksgesellschaft sowie in der Gesellschaft für Christlich-Jüdische Zusammenarbeit, deren Sprecherin sie lange war.
Für ihr Engagement ist die frühere Bürgermeisterin in vielfacher Weise geehrt worden. So wurde sie 2007 zum 0fficier de L'ordre National du Mérite ernannt, die Auszeichnung verlieh ihr der damalige französische Staatspräsident Jacques Chirac persönlich. 2008 erhielt sie den AMSEL-Förderkreis-/Ursula-Späthpreis. Seit 2005 ist sie Ehrenmitglied der Cannstatter Kübler und im gleichen Jahr wurde eine Orchidee nach ihr benannt: "Phalaenopsis Gabriele Müller-Trimbusch".