Papież Grzegorz Wielki urodził się w Rzymie ok. 540 r. w rodzinie patrycjuszy. Wśród przodków jego można odnaleźć papieża Feliksa III, senatorów rzymskich oraz dwie święte: Farsylię i Emilianę. W młodości pełnił funkcję prefekta Rzymu (571-575). Po śmierci ojca wstąpił do Zakonu Benedyktynów - do klasztoru, który sam założył w rodzinnych posiadłościach w Rzymie. Papież Benedykt I jednak wyświęcił go na diakona - jednego z siedmiu diakonów Rzymu. Następny papież - Pelagiusz II wysłał go do Konstantynopola jako swego legata (579-585), powierzając mu obronę spraw rzymskich wobec cesarza Tyberiusza Konstancjusza. Po powrocie do Rzymu został w 590 r. wybrany na papieża. Zmarł w Rzymie 12 marca 604 r. Jest autorem wielu prac teologicznych i pastoralnych, m.in. Liber regulae pastoralis (591), Dialogi, Moralia. Pisma te zostały opublikowane przez J. P. Migne w Patrologia Latina, t. 75-79.
Grzegorz Wielki upowszechnił Regułę św. Benedykta, która dotąd nie była szerzej znana w kręgach kościelnych, domagał się głoszenia homilii podczas każdej Eucharystii, wyjaśniania odczytanej Ewangelii i jej należytego przepowiadania. Dał się też poznać jako skuteczny polityk: uniezależnił papiestwo od władzy świeckiej; za jego pontyfikatu - dzięki wysłanym przez niego misjonarzom - nastąpiło nawrócenie Anglii (597).
Wykazywał dużą troskę o podniesienie ogólnego poziomu duchowieństwa przez obsadzanie stolic biskupich zakonnikami. Dbał o biednych oraz pokrzywdzonych w wyniku najazdów: posiadłości Kościoła uznawał za własność ubogich. Do historii przeszedł jako reformator - kontynuator prac nad kodyfikacją liturgii rzymskiej.
Ok. 600 r. Grzegorz Wielki założył w Rzymie (lub zreorganizował - tu brak pewności) zespół śpiewaków, nazwany później Schola cantorum. Ułożył także sakramentarz, zwany w historii gregoriańskim, który nadał najtrwalszą formę liturgiczną: wiele jego elementów przyjęło się w Kościele i pozostało do Soboru Watykańskiego II (1962-65). Tradycja długi czas przypisywała mu skomponowanie śpiewów chorałowych, choć sam święty papież nie wspomina o tym fakcie w swoich pismach.
Nauka obecnie podtrzymuje tezę (m.in. B. Stäblein), według której chorał ukształtował się znacznie później, na fundamencie reformy chorału z II poł. VII wieku, za pontyfikatów Marcina I (649-655) i Witaliana (657-672). Hipotezę o ostatecznej krystalizacji repertuaru i melodii chorałowych za pontyfikatu Grzegorza II (715-731) przekonująco uzasadnili ostatnio H. Hucke i J. Mc Kinnon. Z pierwotnego, nieuporządkowanego śpiewu powstał wówczas wartościowy pod względem estetycznym cantus. Stąd w nauce mówi się o chorale staro- i noworzymskim. Przypuszcza się dziś także, że stare (a więc sprzed reformy) śpiewy chorałowe do tekstów liturgicznych uporządkowanych przez św. Grzegorza zachowały się jeszcze w czterech księgach pergaminowych z XII i XIII wieku, pochodzących najprawdopodobniej z bazyliki św. Jana na Lateranie, gdzie trwała jeszcze praktyka starego chorału. Ostatecznie znikła ona w 1277 r. mocą zarządzenia papieża Mikołaja III, polecającego usunąć stare księgi.
Reforma śpiewu, długi czas przypisywana Grzegorzowi Wielkiemu, polegała głównie na uporządkowaniu rozwichrzonej melodyki chorału starorzymskiego, oddzieleniu śpiewów sylabicznych od neumatycznych (prostych od ozdobnych) oraz wprowadzeniu jasnej, przejrzystej i symetrycznej formy muzycznej. Reforma ta miała na celu również zjednoczenie liturgiczne Zachodu pod przewodnictwem Rzymu. Papiestwu udało się dokonać tego w powiązaniu z dynastią Karolingów. W połowie VIII wieku król Franków Pepin Mały ugościł u siebie w Galii papieża Stefana II. Poprosił go wówczas o liturgiczne księgi muzyczne i kantorów, aby nauczyli duchowieństwo takiego chorału, który śpiewany jest w Rzymie, oraz zaprowadzili w państwie Franków liturgiczny porządek rzymski. Pepin Mały wykorzystał okazję przejścia chorału za Alpy: na fundamencie ujednoliconej liturgii kościelnej pragnął zjednoczyć całość ziem frankońskich pod swoim berłem, co ostatecznie udało się jego synowi - Karolowi Wielkiemu. Jednakże przyjęcie liturgii i śpiewu rzymskiego trzeba było w jakiś sposób narzucić. Najprawdopodobniej wtedy śpiew ten został legendarnie powiązany z osobą papieża Grzegorza Wielkiego, na którego autorytet, niekwestionowany w chrześcijańskiej Europie, powołano się przy propagowaniu repertuaru, którego patronem go mianowano. Ot, cała tajemnica terminu „chorał gregoriański”.
Kościół obchodzi liturgiczne wspomnienie św. Grzegorza Wielkiego w dniu jego śmierci - 12 marca.