Narodil se ve městě La Jolla v Kalifornii jako Eldred Gregory Peck. Jeho rodiče byli irského původu a rozvedli se, když mu byli tři roky. Otec byl lékárník. O jeho výchovu se starala babička. V deseti letech studoval na římsko-katolické vojenské škole v Los Angeles. Absolvoval střední školu v San Diegu a vojenskou akademii v Los Angeles. Dále pak studoval lékařskou přípravku a dějiny literatury na University of California v Berkeley. Účinkoval ve studentském divadelním kroužku. Poprvé se objevil na jevišti ve hře Eugena O´Neilla Anna Christie. Herectví se rozhodl věnovat profesionálně, a tak v roce 1939 odjel do New Yorku. Dva roky navštěvoval herecké kurzy Sanforda Maisnera v Neighbourhood Playhouse. Vedle toho konferoval program motocyklových kaskadérů na Světové výstavě a dělal turistického průvodce v Rockefellerově středisku. Na počátku 40. let získal angažmá na letní scéně Barther Theatre ve virginském Abingdonu a v zájezdovém souboru Katherine Cornellové. Na Broadwayi se poprvé představil v roce 1942. Bylo to ve hře Emlyna Williamse Jitřenka. V roce 1943 hrál pod vedením režiséra Maxe Reindhardta v protiválečném dramatu Irwina Shawa Synové a vojáci. Pro film jej objevil scénárista a producent Casey Robinson. Zahrál si ve válečném dramatu Dny slávy, kde vytvořil postavu velitele ruských partyzánů. Poprvé byl v roce 1945 nominován na Oscara za roli katolického misionáře Francise Chrisholma. Koncem čtyřicátých let se v Hollywoodu prosadil jako představitel gentlemanů a nositelů práva. Po čtyřech nominací na Oscara za role ve filmech Klíče od království, Dítě divočiny, Džentlmenská dohoda, Přímo nad hlavou, mu byl v roce 1962 konečně udělen Oscar za roli Atticuse Finche ve filmu Jako zabít ptáčka.

V jeho tvorbě převažují kladné a charakterní postavy. Nevyhýbal se však ani postavám temnějších charakterů. Ztvárnil tak postavu námořního kapitána Achaba ve filmu Bílá velryba, a nebo postavu Josefa Mengeleho ve filmu Hoši z Brazílie. Každý rád si vzpomene i na jeho komediální talent, který využil ve filmu Prázdniny v Římě. Ve své herecké aktivitě nepolevil ani v pokročilejším věku koncem 80. let, kdy se připomněl rolí spisovatele Ambrose Bierceho v psychologickém dramatu Přistěhovalec.

Od roku 1958 působil Gregory Peck také jako filmový producent. Jeho zásluhou vzniklo několik společensko kritických filmů. O jeho životě a práci vznikl v roce 1999 celovečerní dokument A Conversation with Gregory Peck. V 60. letech se začal angažovat ve společenských a kulturních záležitostech. Roku 1965 se stal členem Národní umělecké rady (poradní orgán vlády pro věci z oblasti umění).V letech 1967-70 byl prezidentem Americké akademie filmového umění a věd (uděluje Oscary) a zakládajícím členem a později také předsedou Amerického film. institutu (AFI). Demokratická strana mu dvakrát nabídla kandidaturu do senátu, kterou vždy odmítl s odůvodněním, že nechce využívat svou popularitu k politickým cílům.

V roce 1986 byl vyznamenán Humanitární cenou Jeana Hersholta, za celoživotní dílo byl poctěn Cenou Amerického filmového institutu (1989), Čestným Césarem (1995) a Cenou na MFF v Karlových Varech 1996, jehož se zúčastnil se svou rodinou. V září 1997 byl hostem setkání intelektuálů Forum 2000 v Praze.

Své vzpomínky a zkušenosti shrnul do autobiografické knihy An Actor's Life (1978, Hercův život). V letech 1942-55 byl ženatý s divadelní kostymérkou a kadeřnicí Gretou Konenovou (jejich třicetiletý syn spáchal 1975 sebevraždu). Z druhého manželství, které uzavřel roku 1955 s francouzskou novinářkou Veronique Passaniovou, pocházejí herci Anthony (nar. 1956) a Cecilia (nar. 1958) Peckovi.

Gregory Peck zemřel 12. června 2003 v Los Angeles.