Arrière petit-neveu du célèbre jardinier André Le Nôtre, à l’occasion de la publication de son premier article dans les colonnes du Figaro (1879), il s’inspira de son illustre ancêtre pour son pseudonyme en l’orthographiant en un seul mot et sans accent. Quant au « G. », il est un rappel à son véritable nom de contribuable, Gosselin.
S’appuyant sur des sources primaires, c'est-à-dire à partir de documents d’époques (journaux, rapports de police, registres d’état-civil...), il n’évoquait jamais un lieu sans s'y être promené, fouillait maisons et meubles (il a dessiné des centaines de maisons du vieux Paris, la chambre de Danton, de Camille Desmoulins), questionnait les familles, et connaissait mieux que personne les Archives nationales. Outre sa précision historique, le style narratif et anecdotique de son œuvre en rend la lecture particulièrement plaisante, et lui valut, de son vivant, le surnom du « pape de la petite histoire ».
On peut citer entre autres : Paris Révolutionnaire (Vieilles maisons, vieux papiers), La Guillotine et les exécuteurs des arrêts criminels pendant la Révolution, Un conspirateur royaliste pendant la Terreur : le baron de Bats, Le Vrai Chevalier de Maison-Rouge, La Captivité et la mort de Marie-Antoinette, La Chouannerie normande au temps de l’Empire, Le Drame de Varennes, Les Massacres de Septembre, Les Fils de Philippe-Égalité pendant la Terreur, Bleus, Blancs et Rouges, Le Roi Louis XVII et l’énigme du Temple, La Proscription des Girondins, etc.
Après avoir tenté une première fois d’entrer à l’Académie française en 1909, il fut élu en 1932 mais mourut sans avoir pu siéger et prononcer le discours de réception qu’il avait écrit en hommage à René Bazin dont il occupait le fauteuil.
Seuls les descendants des victimes guillotinées et inhumées dans les fosses de Picpus peuvent être ensevelis dans le cimetière des familles qui les prolongent. Mais, en hommage à la remarquable étude qu’il consacra à ce lieu, Le Jardin de Picpus (1928), G. Lenotre est la seule exception à ce jour qui y fut admise. Sur sa tombe, on peut y lire cette épitaphe extraite de l'Evangile de saint Jean : Qui credit in me, etiam si mortuus fuerit, vivet (Celui qui croit en moi vivra, quand même il serait mort).