盖茨可不仅仅是掏了钱后就当挂名董事而已，他非常热心地参加了ICOS的董事会，每次会议结束之后，盖茨还会留下来，跟公司的高层主管讨论一些非常具体的医药问题。
随着微软的股票价格持续上涨，盖茨的身价也一飞冲天，他成了亿万富翁，超过了沃伦·巴菲特，成为世界上最富有的人。他的收入，主要并不是靠工资。盖茨一年的工资和红利收入是52.5万美元，在微软的员工中并不是最高的。
盖茨每隔一定时间就卖掉部分股票，将所得的钱用来买房子，或投资于其他生意。钱多了，盖茨也考虑在微软公司、在信息产业之外做一些投资。人们注意到，他的首选目标是与生物、医学有关的产业。这不是偶然的。在很小的时候，盖茨就梦想成为一个科学家，一直对生物技术、进化论、大脑科学和遗传基因兴趣盎然。“我有时候问我自己，如果不选择电脑，我可能会选择什么领域呢？”盖茨说，“很难确定地回答这个问题，不过生物学和遗传学总是强烈地吸引着我。”
确实，在盖茨的性格走向成熟、理想逐渐清晰的年代里，生物科学与信息科学几乎是并驾齐驱地占据着他的脑海，处在躁动不安的突破前夜的阶段。由于机遇，他爱上了电脑，跨上了信息科学的列车，一路领先！而当他有了财力，他同时也想跨上第二列火车——生物科技的火车。
这也有个人的原因：盖茨非常敬爱他的母亲，但她却不幸死于癌症。好友保罗·艾伦在1983 年因病而不得不退出微软的运作，后来，保罗在生物科技领域做了大量投资。这两件事都刺激盖茨，使他决定投资生物制药行业，推动治疗癌症和其他疑难疾病的医学科研。
当然，也不排除另一种动机：盖茨想做一个投资家，获得丰厚的回报——生物技术是下一个朝阳产业，一个空前巨大的金矿。干嘛不投资呢？他的财富构成，不是也可以更趋于稳定、更多元化、更少风险么？
不管他的哪一种动机占上风，盖茨在生物技术领域投下了一笔又一笔巨额资金。尽管他仍然是以“电脑富豪”著称于世，但实际上盖茨从20世纪90年代初期开始投资生物技术以来，现在已经是这个领域最大的个人投资者之一，赢得了这个领域很多著名学者、专家和企业总管的尊敬。由于他的“头羊效应”，其他不少投资者对生物技术领域也密切关注起来，甚至追随、模仿起他的一举一动。
1990 年，有三个已经在医药产品上做出重要发现的科学家，邀请盖茨为他们新建立的生物技术公司ICOS慷慨解囊，并聘他做董事会的董事。盖茨在研究了这些科学家的计划书后，大笔一挥签下了500万美元的支票。这家ICOS是盖茨支持的若干个生物技术公司中的第一个。现在，位于西雅图的ICOS已经是全美最大的生物技术公司之一，它涉足癌症、牛皮癣、关节炎等门类繁多的研究领域，盖茨持有该公司15%的股份，这是他在生物制药领域下注最大、赚钱也最多的一项投资。
盖茨可不仅仅是掏了钱后就当挂名董事而已，他非常热心地参加了ICOS的董事会，每次会议结束之后，盖茨还会留下来，跟公司的高层主管讨论一些非常具体的医药问题。公司创始人乔治·拉斯曼是生物技术领域的先驱，跟盖茨相识多年了，他说：“盖茨可不是好糊弄的，如果你用一种药物做了一次临床试验，但并没有得到预期的结果，盖茨一定要搞明白问题出在哪里，他会喋喋不休地唠叨‘肯定是我们采用的方法错了’。”
拉斯曼分析说，盖茨在生物医学研究领域的投资，可以分为三种情况：第一，纯粹的投资，纯商业行为，目的就是为了赚钱，这一般由他的私人投资顾问操作；第二，慈善行为，不以营利为目的，盖茨和美琳达基金会已经投了大笔资金研究疫苗、艾滋病和第三世界儿童疾病的治疗方法；盖茨在ICOS 公司的技资应该算第三种，他在公司董事会任职已经多年，像爱护自己的孩子一样爱护这家公司，他帮助该公司渡过了最困难的时期，对公司的战略发展也起着非常重要的作用。
由于个人感情所系，盖茨对研制癌症药品的公司总是有特别浓厚的兴趣。2001年3月上市的西雅图遗传学公司生产三种治疗癌症的药物，盖茨在它上市之前购买了350万股，占总股数的12%，后来价值达到了2400万美元。西雅图另一家生物制药公司研究癌症和传染病，在一次内部募捐中，盖茨用5000万美元购下了大量优先股，盖茨和梅琳达基金会2000年还出资1500万美元，与该公司协办了一家非营利机构，专门研究黑热病——在第三世界国家很常见的一种地方性寄生皮肤病。
盖茨还对一家叫做“目标遗传学”的公司砸下大把银子。这是西雅图的一家基因疗法研究公司，基因疗法是一种试验性疗法，目前还有很大的争议，它主要通过改变细胞中发现的遗传基因治疗某些疾病，在早期采用基因疗法的癌症研究中，研究人员试验借此增强人体对疾病的抵抗能力，或者让肿瘤对药物疗法更敏感。截至目前，基因疗法已逐渐被更多的人所关注，未来它的发展前景将更广阔。
盖茨还捐赠资金，在一些大学设立了以他的名字命名的荣誉头衔，可见他多么希望在生物医学领域得到认同。1991年10月，盖茨捐赠了1200万美元给华盛顿大学来创建分子生物系。有了这个系，这所大学就能够说服非常著名的遗传学家利瑞·胡德前来做研究。胡德是人体基因图谱研究的领先人物，他的研究很可能会找到一些致命疾病的治愈方法。
盖茨可不是听人天花乱坠地一说就开支票的那种人。在掏这笔捐款之前，盖茨专门去钻研过胡德的DNA研究，还与他见过面。胡德作为西雅图生物系统研究所的创始者，后来成为华盛顿大学生物医学专业第一个获得“威廉·盖茨三世教授”这一个堂皇头衔的人。胡德高度评价了盖茨的付出，他说：“生物技术和信息技术的融合，正在改变着生物学和医学的发展，盖茨很早就清晰地意识到了这种融合的重要性，他在信息产业作出了很重要的贡献，他希望再在生物技术方面作出重要贡献。”
盖茨还有一些高额的个人化色彩的花费。1994 年，有一本珍贵手迹《雷西斯特抄本》公开出售，它是列奥纳多·达·芬奇一本18 页的笔记，达·芬奇当时涉猎了很多领域的课题，包括天文学、地质学、古生物学和水力学。从小就崇拜达·芬奇的盖茨花了3080 万美元买下了这个绝无仅有的杰作。“达·芬奇是人类历史上最让人震惊的一个人。他在多种领域所表现出的天才，超过任何年代的任何一位科学家。他同时还是令人惊异的画家和雕塑家。”盖茨满怀热情地讲，“我买下这个名作，完全是出于个人喜好。”当笔记没有借给博物馆公开展出的时候，它就会被恭恭敬敬地陈列在盖茨的私人图书馆里。