Novena tablilla. Ante el cadáver de Enkidu, Gilgamesh continúa lamentándose del terrible destino que a él también le aguarda. Lleno de temor, intenta averiguar cómo podía conseguirse la inmortalidad, la vida eterna de la que disfrutaban los dioses.

Recuerda que uno de sus antepasados, de nombre Utnapishtim, había logrado ese preciado don, tras haber escapado al Diluvio universal, decretado por los dioses, de cuya esencia él también estaba constituido. Deseoso de saber de él, decide ir a su encuentro, iniciando un penoso viaje al lejano país en el que Utnapishtim habitaba.

Décima tablilla. Gilgamesh encuentra a Shamash y tras glorificarle llega a la mansión de Siduri, la tabernera, que habita cerca del Océano, la cual se interesa por el motivo de su viaje. Gilgamesh le relata la pérdida de su amigo, lamentando su muerte, y le pide detalles para poder continuar su camino. Siduri le aconseja que aproveche los días de vida terrena y apure los placeres que ésta le ofrece, dejando a un lado las lamentaciones. Gilgamesh insiste en averiguar cómo podrá llegar a la casa de su antepasado Utnapishtim, héroe del Diluvio universal y único hombre que había alcanzado la inmortalidad.

Siduri le muestra las dificultades que le aguardaban para atravesar las «Aguas de la Muerte» y le aconseja solicite a Urshanabi, el barquero de Utnapishtim, pasar por el indicado mar. Tras una discusión agria con dicho barquero, a quien llega incluso a romperle sus transportadores -«los de piedra»-, éste le conduce ante su antepasado. Al cabo de la travesía, cuya duración usual era de mes y medio, pero que Urshanabi realiza en tres días, Gilgamesh llega ante el héroe del Diluvio, quien le indica que la inmortalidad no es patrimonio de los humanos y que la muerte está ya decidida de antemano por los dioses.

Undécima tablilla. Gilgamesh manifiesta a Utnapishtim que en nada lo veía diferente a él, excepto en el preciadísimo don de la inmortalidad y le pregunta cómo lo había conseguido. Utnapishtim le confia el secreto. Él, gracias al dios Ea, había sido el único que pudo escapar del Diluvio universal.

Luego, el rey de Uruk se dispone a retornar a Uruk sin éxito alguno, pero a instancias de la esposa de Utnapishtim logra obtener de éste la información de que en el fondo del mar existía una planta milagrosa que proporcionaba la eterna juventud. Gilgamesh, sumergiéndose en las aguas, logra encontrarla. Alegre por este hallazgo, se dispone a regresar. Un día, durante un descanso y mientras se estaba bañando en una fuente, una serpiente se apoderó de la planta desapareciendo rápidamente. Gilgamesh, después de lamentar su desgracia, habla con el barquero de Utnapishtim de la inutilidad de su viaje y ordena que le devuelva nuevamente a Uruk, en donde le hace examinar la extraordinaria muralla de la ciudad.

Duodécima tablilla. Una versión acadia, que copiaba un episodio sumerio, y que fue añadida al Poema, nos informa de que Gilgamesh había derribado un árbol que, plantado por la diosa Inanna (Ishtar), servía de morada a una serpiente, un pájaro (Anzu) y un búho (Lilith) y cuya madera entrega a la diosa para que se construyera un trono y un lecho. Con las raíces y las ramas sobrantes el propio Gilgamesh se fabricó dos instrumentos extraños (un pukku y un mikku) con los que también oprimía a la juventud de Uruk.

Gilgamesh va de dios en dios implorando ayuda, hasta que Nergal, el dios de los Infiernos, permite al espíritu de Enkidu salir por un agujero abierto en la tierra durante unos breves instantes para conversar con su amigo. Ambos héroes pueden así hablar. Gilgamesh le pregunta la condición de los muertos en el mundo  subterráneo, Enkidu le hace una triste descripción