Né à Venise, dans une famille noble, le 16 septembre 1625, il était un enfant pieux qui reçut une très bonne éducation. Au terme de ses études il s’orienta vers la diplomatie. Envoyé par la République de Venise, il participa aux Traités de Westphalie en 1648, qui marquèrent la fin de la guerre de Trente ans.

Toujours très pieux, il fut par la suite ordonné prêtre. Il resta quelques temps dans la voie diplomatique comme nonce à Munster, mais il préférait le ministère pastoral. Nommé évêque de Bergame par Alexandre VII en 1657, il fut ensuite créé cardinal en 1660 et nommé évêque de Padoue en 1664.

Dans son ministère, il s’appliqua à mettre en œuvre les réformes issues du concile de Trente. Bien que cardinal, il restait un prêtre simple et proche des miséreux, et donnait de son temps pour prêcher et enseigner les enfants. Il établit plusieurs œuvres de bienfaisance, et fonda un séminaire à Padoue où étaient notamment enseignés le grec, l’hébreu et l’araméen : l’une de ses grandes préoccupations était le nécessaire rétablissement de l’unité avec les églises d’Orient.

Grégoire mourut à Padoue le 16 septembre 1625. Il fut béatifié par Clément XIII le 6 juillet 1761, et canonisé de façon équipollente par Jean XXIII le 26 mai 1960.