Grêgôriô sinh vào khoảng năm 540 trong một gia đình quyền quý tại Rôma. Ngài được giáo dục kỹ lưỡng và sớm đảm nhận nhiều trách nhiệm quan trọng trong Giáo hội. Khi chưa đầy 30 tuổi, ngài đã trở thành Giám mục Rôma. Sau 5 năm, ngài từ chức, dùng điền trang của mình ở Sicilia để thành lập sáu đan viện, rồi gia nhập Dòng Biển Đức tại Rôma.
Ngài từng là một trong bảy phó tế của Đức Giáo hoàng và được sai đến Constantinople làm sứ thần Tòa thánh trong 6 năm. Sau khi trở về, ngài được chọn làm viện phụ, và năm 590 – lúc 50 tuổi – ngài được bầu làm Giáo hoàng.
Trong vai trò mục tử tối cao, Grêgôriô nổi bật với tinh thần thẳng thắn, cương quyết: cách chức các linh mục bất xứng, cấm việc buôn bán lễ nghi, dùng tài sản của Tòa thánh để cứu trợ tù nhân Lombard, chăm lo người Do Thái bị ngược đãi, và hỗ trợ những nạn nhân dịch bệnh, đói khát. Ngài đặc biệt thao thức cho việc truyền giáo tại Anh quốc, nên đã sai 40 tu sĩ Biển Đức đến đây, mở đường cho sự hoán cải của dân tộc này.
Ngài còn là nhà cải cách phụng vụ, củng cố tín lý, và để lại di sản thiêng liêng qua Bình ca Grêgôriô (Gregorian chant) – kho tàng âm nhạc phụng vụ đặc trưng của Giáo hội. Khi Rôma bị quân Lombard đe dọa, chính ngài đã can đảm đối thoại với vua của họ để bảo vệ dân thành.
Tác phẩm nổi tiếng của ngài là “Chăm sóc Mục vụ” (Pastoral Care), trình bày sứ mạng và phẩm chất cần có của giám mục, ví giám mục như người thầy thuốc với bổn phận rao giảng và củng cố kỷ cương trong Giáo hội. Văn phong giảng dạy của ngài thực tế, rõ ràng, không viển vông. Ngài qua đời ngày 12/3/604 khi còn đang soạn dở một bài giảng Phúc Âm.
Giáo hội tôn phong ngài là “Cả”, vì tầm vóc ngài được đặt ngang hàng với các Tiến sĩ vĩ đại: Thánh Augustinô, Thánh Ambrôsiô và Thánh Giêrônimô. Ngài là một trong bốn vị Tiến sĩ chủ lực của Giáo hội Latinh.