После записи Animals Гилмор решил, что его музыкальный потенциал не используется в полную силу, и направил свои идеи в работу над сольным альбомом David Gilmour (1978), который демонстрирует его характерный гитарный стиль, а также подтверждает его статус талантливого автора музыки и текстов. Наброски трёх музыкальных тем, написанных на завершающей стадии работы над этим альбомом и не попавших в него, стали впоследствии знаменитыми композициями Pink Floyd «Comfortably Numb», «Run Like Hell» и «Signs of Life».

Негативная атмосфера, царящая во время создания альбома и фильма The Wall, усугубилась также и тем, что The Final Cut стал фактически сольным альбомом Роджера Уотерса. Это побудило Гилмора на создание второго сольного альбома About Face (1984). Тем не менее, билеты на концерты тура About Face продавались плохо; со схожей ситуацией столкнулся Уотерс во время тура в поддержку альбома The Pros and Cons of Hitch Hiking.

В 1985 году Уотерс заявил, что группа Pink Floyd «исчерпала все свои творческие возможности». Однако в 1986 году Гилмор и ударник Ник Мейсон выпустили пресс-релиз, сообщающий об уходе Уотерса из группы и их намерении продолжить работу без него. Гилмор взял на себя руководство группой, и в 1987 году выпустил альбом A Momentary Lapse of Reason с некоторым вкладом Мейсона и Райта. Райт официально вернулся в группу после выпуска альбома для длительного мирового турне, а также стал полновесным соавтором альбома The Division Bell (1994). Гилмор рассказывает:

В 1986 году Гилмор приобрел дом на воде «Астория», пришвартованный на реке Темза рядом с Хэмптон-Корт, и превратил его в звукозаписывающую студию. Большая часть композиций последних двух альбомов Pink Floyd, а также сольная пластинка Гилмора 2006 года On an Island, были записаны там.

2 июля 2005 года Гилмор выступил в составе Pink Floyd — включая Роджера Уотерса — на концерте Live 8. Это выступление на время увеличило на 1343 % продажи альбома Echoes: The Best of Pink Floyd. Гилмор пожертвовал все вырученные средства благотворительным фондам, что отражало цели концерта Live 8, сказав:

Чуть позже он призвал всех артистов, у которых увеличились продажи альбомов после выступления на концерте Live 8, пожертвовать эти доходы в фонд Live 8. После концерта Live 8 Pink Floyd было предложено 150 миллионов фунтов стерлингов за тур по США, но группа отклонила предложение.

3 февраля 2006 года он объявил в интервью итальянской газете La Repubblica, что Pink Floyd вряд ли когда-нибудь ещё будет гастролировать или писать материал вместе. Он сказал:

Он сказал, что дав согласие на выступление на Live 8, он не позволил истории группы закончиться на «фальшивой ноте».

20-го февраля 2006 года в интервью Billboard.com Гилмор снова дал комментарии по поводу будущего Pink Floyd: «Кто знает? У меня нет этого в планах. Мои планы — это делать свои концерты и выпустить сольный альбом».

В декабре 2006 года Гилмор выпустил посвящение Сиду Барретту, который умер в июле того же года, в форме собственной версии первого сингла Pink Floyd Arnold Layne. На CD с синглом, записанным живьем в Лондонском королевском Альберт-Холле, также присутствовали версии песни в исполнении клавишника Pink Floyd (и участника группы Гилмора) Ричарда Райта и специально приглашенного артиста Дэвида Боуи. Сингл вошел в чарт Великобритании, заняв 19 строчку, и оставался на этой позиции 4 недели.

Со времени появления группы на Live 8 в 2005 году Гилмор неоднократно говорил, что воссоединения Pink Floyd не будет. Однако в 2007 году в интервью Филу Манзанере он заявил, что «он ещё не закончил» и он планирует сделать «что-нибудь» в будущем2009. Со смертью клавишника группы Ричарда Райта в сентябре 2008 года очередное воссоединение основного состава группы стало невозможным. Гилмор сказал о Райте: