Григорий Григорьевич Орлов родился 6 (17 по новому стилю) октября 1734 года в селе Люткино Бежецкого уезда Тверской губернии в семье новгородского губернатора Григория Ивановича Орлова.
Как и братья, Гриша получил домашнее образование, которое Екатерина II впоследствии оценила довольно уничижительно: по её словам, ни в каких науках он не разбирался, а французский знал настолько плохо, что не понимал стихов на этом языке. Для императрицы, натуры творческой, такие недостатки фаворита были неприятны, но она их терпела, понимая, что Григория уже не переделать.
Многие современники отмечали удивительную дружбу, царившую между братьями Орловыми, — «они делили меж собою все доходы, у них были общие расходы, один общий кошелёк».

В 1749 году отец привёз троих сыновей, включая Григория, в Петербург для начала их военной карьеры. Григорий стал солдатом Семёновского полка.
Если склонностью к наукам Григорий Орлов наделён не был, то природной красотой и силой он обладал в полной мере. Стоя в строю, он возвышался над товарищами на две головы и способен был побороть любого силача.
В 1757 году он был переведён офицером в армию и принял участие в Семилетней войне, отличившись в сражении при Цорндорфе, где не покинул поле боя даже после трёх ран.
Слава о его подвигах распространилась в армии, а затем и в Петербурге. В 1759 году Григорий приехал в столицу в числе сопровождающих высокопоставленного прусского пленника — флигель-адъютанта прусского короля графа Шверина. В Петербурге его в качестве адъютанта взял к себе на службу генерал-фельдцейхмейстер граф Пётр Шувалов.

Григорий вновь воссоединился с братьями, служившими в гвардии. Орловы проводили время в весёлых пирушках и кутежах, о которых судачил весь Петербург. И здесь Григорий продемонстрировал свою отчаянную смелость и безрассудство, закрутив роман с княгиней Куракиной, которая являлась возлюбленной... графа Шувалова.
Когда Шувалов узнал о том, что ему «наставил рога» адъютант, многие ожидали, что для Григория Орлова это будет концом карьеры. Но обошлось — Григорий отделался только переводом в фузилёрный гренадёрский полк.

Зато после этой истории им заинтересовалась Екатерина, в тот момент жена цесаревича Петра. Увидев Орлова, будущая императрица влюбилась в красавца-военного. 25-летний Орлов вряд ли был способен на тонкие чувства, но ответил Екатерине глубокой личной преданностью. Для Екатерины это было как нельзя кстати — Григорий и его братья, чрезвычайно популярные в гвардии, были незаменимыми союзниками в политической борьбе.

Политика и личные чувства у Григория Орлова и Екатерины переплелись очень тесно — в апреле 1762 года, когда её судьба висела на волоске, будущая императрица, по слухам, родила от фаворита сына, которого назвали Алексеем. Ребёнок был передан на воспитание приближённому Екатерины. Впоследствии мальчик, получивший фамилию Бобринский, стал основателем графского рода Бобринских.
Говорят, Пётр III был обо всем прекрасно осведомлён. Он намеревался избавиться от Екатерины, заточив её в монастырь, и жениться на своей фаворитке Елизавете Воронцовой.

У Екатерины не было иного пути, кроме как опередить мужа. Успеху заговора способствовала низкая популярность Петра в армии, которая не могла простить ему преклонения перед прусским королём Фридрихом, с которым Россия сражалась в Семилетней войне.
Главной движущей силой переворота, происшедшего 28 июня 1762 года, стали братья Орловы. Григорий одним своим видом и решительностью способен был перетянуть на свою сторону тех, кто колебался. В итоге и военные, и чиновники присягнули на верность императрице Екатерине II.
Но встал немаловажный вопрос: что делать с низложенным императором? Пётр III, будь он в изгнании или заточении, представлял для императрицы потенциальную опасность. В то же время отдавать приказ об убийстве мужа Екатерина не могла. В таких случаях и нужна помощь преданного и влюблённого фаворита.

6 июля 1762 года свергнутый император скончался в Ропше, по официальной версии, от геморроидальных колик. Историки полагают, что Петра III убили, однако споры о том, как это произошло, продолжаются по сей день. Долгое время убийцей называли брата Григория, Алексея Орлова. Но возможно, что непосредственным исполнителем был кто-то другой. Ясно одно — фаворит Екатерины сумел избавить её от неудобств.
Сразу после восшествия на престол Екатерина II осыпала Орловых, и, разумеется, в первую очередь Григория, милостями. Фаворит императрицы был произведён в генерал-майоры. В тот же день ему было пожалованы звание действительного камергера, орден Св. Александра Невского и шпага, богато украшенная бриллиантами. В день коронации Екатерины Григорий Орлов был произведён в генерал-поручики и назначен генерал-адъютантом императрицы.

Чины, должности, награды, деньги — у Григория Орлова было всё и в придачу искренняя, до поры до времени, любовь Екатерины.
Вот только переделать себя Григорий не мог. Грубоватый храбрец и кутила, лично преданный императрице, он мог лишь усердно выполнять её поручения. Екатерине хотелось большего — иметь рядом не исполнителя своей воли, а умного и деятельного советчика, способного развить её идеи, предложить что-то новое. Именно такого человека позднее Екатерина найдёт в Григории Потёмкине.
Между тем братья Орловы всерьёз помышляли о том, чтобы узаконить отношения Екатерины и Григория, сделав его официальным мужем императрицы. Так далеко Екатерина заходить не собиралась, однако сумела обставить свой отказ так, будто бы причиной его является не её собственная воля, а мнение общества.

Согласно легенде, на заседании Государственного совета Никита Панин, один из самых влиятельных лиц первой половины правления Екатерины II, когда речь зашла о браке императрицы с Орловым, заявил: «Императрица может поступать, как ей угодно, но госпожа Орлова никогда не будет императрицей российской».
Отказав Григорию в праве на трон, Екатерина продолжала осыпать его наградами, назначать на новые должности, побуждая к государственной активности, но он оставался лишь исполнителем воли императрицы.
Любовной страсти Екатерины хватило на несколько лет, но постепенно её чувства стали сходить на «нет». Григорий в течение долгого времени этого не замечал, а когда осознал, то было уже поздно.

В 1771 году решительность Григория Орлова понадобилась в Москве, где бушевала эпидемия чумы. Отчаявшиеся москвичи подняли бунт, жертвой которого палархиепископ Амвросий. Наводить порядок императрица отправила Орлова. Тот действовал жёстко: бунт был подавлен безжалостно, зачинщиков казнили, после чего были предприняты решительные меры по пресечению эпидемии. Орлов сам обходил больницы, строго смотрел за лечением и пищей, следил за тем, как сжигали вещи умерших, утешал обездоленных. По его распоряжению, было установлено денежное вознаграждение выписываемым из больниц (женатым — по 10 рублей, холостым — по 5 рублей), что стало более действенной мерой против утаивания больных, чем самые строгие приказы. Благодаря этим мерам эпидемию удалось остановить.

Императрица вновь осыпала Григория наградами, а в Царском Селе, по дороге в Гатчину были воздвигнуты деревянные ворота с надписью, изображавшей его подвиг, со стихом поэта Майкова: «Орловым от беды избавлена Москва».
Но этот триумф стал для Григория Орлова последним в ранге фаворита. Утомлённая им Екатерина нашла себе новое увлечение, повелев Григорию удалиться в одно из своих многочисленных владений или куда он сам пожелает. Отставленный фаворит стремительно терял влияние. Ещё вчера всемогущий, теперь он был лишь тенью себя прежнего. Он выезжал для лечения за границу, но затем возвращался домой, проводя время в праздности.

Изменить его жизнь могла женитьба в 1777 году на двоюродной сестре Екатерине Николаевне Зиновьевой. Брак этот получился скандальным — невесте к моменту свадьбы было 18 лет, и она после смерти родителей в течение четырёх лет находилась на попечении Орлова. Русская церковь категорически не одобряла брак между столь близкими родственниками.
Григорию Орлову за подобный проступок грозило заточение в монастырь, но вмешалась императрица, лично одобрившая брак и пожаловавшая новоиспечённой графине Орловой титул статс-дамы.

И тут выяснилось, что к юной Катеньке Зиновьевой Орлов испытывал искреннее и глубокое чувство, какого не было даже к императрице. Он был по-настоящему влюблён в юную супругу, в прошлом остались кутежи и чудачества, он отошёл от дел и полностью посвятил себя семейной жизни.
Но долго наслаждаться счастьем Григорию Орлову было не суждено. У Екатерины началась чахотка, и супруги выехали на лечение в Швейцарию. Екатерина мечтала подарить мужу наследника, однако болезнь стремительно прогрессировала. В июне 1782 года 22-летняя графиня Орлова умерла в Лозанне.
Для Григория Орлова, чьё здоровье и без того было подорвано ранениями и образом жизни, который он вёл в молодости, этот удар оказался роковым. Бывший фаворит императрицы сошёл с ума, впав в детство. Братья отвезли Григория в его дом в Москве, в усадьбе Нескучное, где позже будет разбит Нескучный сад. Орлову выписали лучших врачей и лучшие лекарства того времени, но всё было напрасно — Григорий угасал, находясь в состоянии тихого помешательства. Он умер в ночь на 13 апреля 1783 года.