Ο Γρηγόρης Γρηγορίου γεννήθηκε τον Ιούνιο του 1919 στην Αθήνα. Ο πατέρας του ήταν γνωστός δικηγόρος. Σπούδασε νομικά και πολιτικές επιστήμες στο πανεπιστήμιο Αθηνών, καθώς και ξένες γλώσσες. Έλαβε μέρος στη μάχη της Κρήτης, αιχμαλωτίστηκε από τους Γερμανούς, αλλά κατάφερε να δραπετεύσει και να περάσει στην Εθνική αντίσταση.
Στον κινηματογράφο ξεκίνησε αυτοδίδακτος, αν και για κάποιο διάστημα είχε παρακολουθήσει μαθήματα στο θεατρικό τμήμα της Πανεπιστημιακής λέσχης. Ύστερα από τρεις αποτυχημένες προσπάθειες να βρει χρηματοδότες για τα δικά του σχέδια, το 1949 ο Χρ. Σπέντζος του έδωσε την πρώτη ευκαιρία να γυρίσει για λογαριασμό της Σπέντζος φιλμ την ταινία «Κόκκινος Βράχος» διασκευάζοντας το έργο του Ξενόπουλου «Φωτεινή Σάντρη».
Το 1950, ίδρυσε μαζί και με άλλους τον Ελληνικό κινηματογραφικό Οργανισμό με τον οποίο γυρίσε τη «Θύελλα στο Φάρο (1950)» σε σενάριο δικό του και της συζύγου του Ίντας Χριστινάκη. Την επόμενη χρονιά κινηματογράφισε ίσως τη σημαντικότερη ταινία του «Πικρό Ψωμί», την πρώτη ελληνική νεορεαλιστική ταινία στην οποία συνδύασε τον Ιταλικό νεορεαλισμό με την ελληνική πραγματικότητα, ασκώντας κριτική στην εξουσία. Η ταινία γνώρισε μεγάλη αποδοχή και έκοψε 34.000 εισιτήρια στην πρώτη προβολή. Τη δεκαετία του 50 έκανε δύο ακόμη σημαντικές ταινίες. «Την αρπαγή της Περσεφόνης» και « Ο Μιμικός και η Μαίρη». Το 1960 δημιούργησε την πρώτη μουσική κωμωδία στην Ελλάδα, το «Καλημέρα Αθήνα». Μεγάλη εισπρακτική του επιτυχία υπήρξε «ο Διωγμός» με την οποία κέρδισε το βραβείο καλύτερης ταινίας στο ΦΕΚΘ το 1964. Επίσης με την ταινία του «Όχι κύριε Τζόνσον» κατέκτησε το κρατικό βραβείο σκηνοθεσίας το 1966. Σταμάτησε την κινηματογραφική του δραστηριότητα το 1971 με τριάντα μεγάλου μήκους ταινίες στο ενεργητικό του. Ανάμεσα σε αυτές είναι «Δύο χιλιάδες ναύτες και ένα κορίτσι(1960)», «Η κυρά Φροσύνη και ο Αλή Πασας(1960)» «Διαβόλου κάλτσα(1961), «αδερφός Άννα(1963)», «Διακόσια ένα καναρίνια(1964)» «η Μοίρα ενός αθώου(1965)», «Πόθοι στον καταραμένο βάλτο(1966)», «Μία γυναίκα κατηγορείται(1966)», «Άγιος Νεκτάριος(1969)», «ο τελευταίος των κομιτατζήδων(1970)», «οι τελευταίοι του Ρούπελ(1971)».
Σκηνοθέτησε επίσης και πολλά θεατρικά έργα στο ραδιοφωνικό Θέατρο της Δευτέρας της κρατικής ραδιοφωνίας, ενώ από το 1949 υπήρξε συνιδρυτής της Κινηματογραφικής Σχολής του Λυκούργου Σταυράκου και από το 1957 καθηγητής Δραματικής Σχολής.
Για τη μεγάλη του προσφορά στον ελληνικό κινηματογράφο τον τίμησε το 37ο ΦΚΘΕ.
Στη συνέχεια της καριέρας του ασχολήθηκε και με την τηλεόραση.
Πέθανε στις 4 Σεπτεμβρίου του 2005.
