Era il figlio primogenito di Erardo II di Brienne e di Agnese di Montfaucon; alla morte del padre, nel 1191, ereditò la contea di Brienne.
Nel 1200 sposò Albiria (o Maria Albina, Elvira, Bianca, † post 1216), figlia del defunto re Tancredi di Sicilia e sorella ed erede di Guglielmo III, ultimo re della casa d'Altavilla di Sicilia. All'epoca del matrimonio con Gualtieri, Albiria, la madre e le sorelle, avevano appena lasciato la prigionia in un monastero in Alsazia, e tentavano di tessere opportune alleanze in Francia per rivendicare il regno di Sicilia, usurpato dal re dei Romani Enrico VI di Svevia in nome della moglie Costanza d'Altavilla, e ora nelle mani del suo giovanissimo figlio, Federico II di Svevia.
Gualtieri aveva ricevuto dall'imperatore Enrico VI, morto nel 1197, la promessa dei feudi di Taranto e Lecce e nel 1201 si recò a Roma per ottenere da papa Innocenzo III il riconoscimento dei titoli. Il pontefice lo nominò principe di Taranto, duca di Apulia e conte di Lecce, e inoltre lo scelse come proprio paladino per riportare il controllo nel regno di Sicilia, messo in pericolo da quando Marcovaldo di Annweiler e Diopoldo di Acerra, col sostegno dell'arcivescovo di Palermo Gualtieri di Palearia, pretendevano il tutoraggio sul piccolo Federico II, affidato invece dalla madre e reggente Costanza d'Altavilla proprio al pontefice.
Gualtieri, sostenuto dalle lettere del papa e dalle truppe del conte Pietro di Celano, ottenne subito dei parziali successi a Teano, Capua e Venafro, ricacciando Diopoldo nel suo feudo di Sarno.
Nello stesso anno Gualtieri si trovò impegnato a recuperare le città pugliesi ribelli del principato di Taranto (Melfi, Monopoli e la stessa Taranto) oltre alla la contea di Lecce che destinò a Sibilla di Medania, vedova di re Tancredi e madre della moglie.
Il 6 ottobre 1201, nei pressi di Canne, Gualtieri dovette respingere un assalto delle truppe di Diopoldo; l'anno dopo Marcovaldo morì a Messina.
Nel 1204 Diopoldo attaccò nuovamente Gualtieri e lo assediò nel castel Terracena di Salerno, dove il conte di Brienne perse un occhio a causa di una freccia. Nonostante la menomazione, Gualtieri ruppe l'assedio e costrinse alla fuga Diopoldo, il quale si ritirò nella sua fortezza di Sarno. Gualtieri lo raggiunse e pose d'assedio il castello del rivale. Ma l'11 giugno 1205, cadde in un agguato, fu ferito e trascinato all'interno della fortezza, dove rifiutò le cure offertegli da Diopoldo in cambio della resa. Gualtieri III morì il 14 giugno 1205. I soldati del suo seguito reclamarono il suo corpo e gli diedero sepoltura nell'antica chiesa di Santa Maria della Foce a Sarno. Il sepolcro è tornato alla luce nel corso del ‘600, durante i lavori di edificazione dell'attuale Santuario.
Alcuni documenti riferiscono che verso il 1200 fu arruolato fra le truppe di Gualtieri anche Francesco di Bernardone da Assisi, il quale avrebbe abbandonato l'esercito a Spoleto per ritirarsi nel paese natale. Da altre fonti si sarebbe inoltre scoperto che san Francesco, colpito dalla notizia della disfatta e della morte di Gualtieri, si sarebbe recato a Sarno per rendere omaggio alla sua tomba.