Jeune diacre de santé précaire, Grégoire se rendit sur le tombeau de saint Martin à Tours. Il guérit et se fixa dans cette ville.
Sa piété et sa probité, alliées à la notoriété de plusieurs de ses parents, dont celle de son oncle (ou grand-oncle ?), saint Nizier, évêque de Lyon, lui valurent d’être élu évêque à la tête de l'un des plus importants évêchés de Gaule.
Jouant un rôle diplomatique, son épiscopat fut pour le moins embarrassé par les querelles des souverains francs dont Chilpéric Ier qu'il accusait d'ignorance en matière religieuse ou littéraire. Dans la foulée, il s’opposa à la reine Frédégonde qu'il rendit responsable du meurtre de l'évêque Prétextat, évêque de Rouen, assassiné dans sa cathédrale en 586.
« Respectez mon œuvre, ne changez rien ! ». C’est sur cette admonestation destinée aux scribes et aux futurs éditeurs que Grégoire confia ses dix livres de son Histoire des Francs (Historia Francorum) qui ne constitue pas son seul écrit même s'il est son plus célèbre, et pour cause.