Grzegorz urodził się w szlacheckiej rodzinie, która już dała kościołowi dwóch papieży. Dobre wychowanie chrześcijańskie i doskonałe wykształcenie prawnicze przygotowały go na przyszłość zarówno w sferze świeckiej, jak i kościelnej. Miał zaledwie 30 lat, kiedy dzięki naturalnym zdolnościom administracyjnym został mianowany prefektem miasta Rzymu, na którym leży odpowiedzialność za finanse, żywność i obronę miasta. Było to w czasie, gdy inwazja Longobardów w innych częściach Włoch spowodowała napływ do Rzymu dużą uchodźców. Grzegorz zajmował to stanowisko tylko przez krótki czas, kiedy zmarł jego ojciec, umożliwiając Grzegorzowi zmianę kierunku swojego życia, którą, jak powiedział, odkładał od dawna.
Porzucił urząd publiczny i zamienił rodzinny majątek na Wzgórzu Celia w klasztor św. Andrzeja. Założył także sześć klasztorów na ziemiach należących do jego rodziny na Sycylii, aby zapewnić mnichom-uchodźcom, którzy musieli opuścić swoje klasztory z powodu najazdów Longobardów, miejsce do zamieszkania. Jako mnich w kościele św. Andrzeja poświęcił się modlitwie, medytacji, badaniu pism świętych i studiowaniu ojców łacińskich. Jego początkowy entuzjazm dla życia ascetycznego doprowadził do nadmiernego postu, powodując dolegliwości żołądkowe, które nękały Grzegorza resztę jego życia.
Grzegorz został wyświęcony na diakona przez Pelagiusza II i wysłany do Konstantynopola jako przedstawiciel papieża na dworze bizantyjskim (579-586 n.e.). W Konstantynopolu Grzegorz kontynuował życie ascetyczne w towarzystwie mnichów, których przywiózł ze sobą. Zetknął się także z tradycją Ojców Wschodnich i wschodnim monastycyzmem oraz nawiązał ważne kontakty polityczne i kościelne. Za sugestią swoich mnichów zaczął udzielać im serii kazań na temat Księgi Hioba, która stała się jego najdłuższym dziełem, słynną Moralią. Wracając do Rzymu, Grzegorz nadal doradzał papieżowi, teraz jako jeden z siedmiu słynnych diakonów miasta. Podczas zarazy, która spustoszyła miasto, Grzegorz rzucił się na pomoc poszkodowanej ludności, organizując procesje pokutne i podnosząc na duchu miasto.
Kiedy Pelagiusz II uległ zarazie, zarówno duchowieństwo, jak i lud wybrali papieżem Grzegorza. Był pierwszym mnichem, który objął tron Piotrowy, wczesne listy Grzegorza jako biskupa Rzymu świadczą o jego walce o pogodzenie aktywnego życia z najgłębszymi pragnieniami życia kontemplacyjnego. Pozyskiwał również mnichów, którzy pomagali mu w aktywnej posłudze, jako biskupi lub misjonarze, wysłał Augustyna (przyszłego biskupa Canterbury) i 40 mnichów do Anglii. Nieustanne wysiłki papieża Grzegorza, by pomóc swemu ludowi, komplikowały opieszałe stosunki cesarza z barbarzyńcami.
W 594 rozdrażniony Grzegorz wziął sprawy w swoje ręce, co – wywołując niezadowolenie cesarza – zaowocowało uratowaniem miasta przed zagładą zagrożoną przez lombardzkiego króla Agilufta. Władze cywilne nie przejęły odpowiedzialności, ludzie uważali Grzegorza za swojego prawdziwego przywódcę i obrońcę.
Pisma Grzegorza obejmują listy, homilie, komentarze do pism świętych i dzieła skierowane specjalnie do duchowieństwa lub świeckich. Jego prace nadal mają wielką wartość dla ich nauk o moralności, ascezie i mistycyzmie. Podobnie jak Augustyn z Hippony, którego pisma dobrze znał, nieustannie łączy wzniosłą doktrynę z osobistym doświadczeniem. Tematem, który przenika wszystkie jego dzieła, jest pragnienie Boga, który jako jedyny może wypełnić wewnętrzną pustkę człowieka. To pragnienie skutkuje pokojem wewnętrznym, pokojem pochodzącym od Boga, co oznacza, że samo pragnienie Jego jest już częścią Jego pokoju.
Dziełem przeznaczonym dla zwykłych ludzi są Dialogi, cykl rozmów z pewnym diakonem Piotrem. Powstały w okresie klęsk żywiołowych i najazdów barbarzyńców i mają pokazać, że świętość – poprzez przykłady świętych z VI wieku – jest możliwa nawet w ich chaotycznych czasach. Druga księga Dialogów jest całkowicie poświęcona życiu Benedykta i jest jedynym starożytnym źródłem życia tego świętego. Dla duchownych Grzegorz napisał Opiekę duszpasterską, dzieło o trosce o dusze („sztuka sztuki”, jak ją nazywa) i jest przewodnikiem dla księży i biskupów.
Kładzie nacisk na potrzebę, aby pasterz był człowiekiem cnoty i rozeznania, który naucza słowem i przykładem. Grzegorz zawsze uważał duchownego za człowieka służebnego, czego dowodem jest tytuł, którego używał dla siebie: servus servorum Dei lub „Sługa sług Bożych”, który od tego czasu przyjął każdy biskup Rzymu. Trudno powiedzieć, jaki wkład, jeśli w ogóle, wniósł święty do tego, co obecnie nazywa się sakramentem gregoriańskim (mszałem używanym podczas mszy) i chorałem gregoriańskim (muzyka kościelna po łacinie), ale atrybucje te są godnymi hołdu dla wysiłków Grzegorza, aby wzmocnić liturgia jego dnia. Święto w kościele zachodnim przypada na 3 września.