Элдред Грегори Пек родился 5 апреля 1916 года в прибрежном городке Ла-Хойя, штат Калифорния, вблизи Сан-Диего, в семье аптекаря. Мать бросила отца, когда Пеку было всего три года. Отец Пека был смешанного происхождения — английского по отцу, ирландского по матери, а мать была шотландкой по отцу и англичанкой по матери. Отец Пека был католиком, и мать Грегори также перешла в католицизм после заключения брака. Мальчика воспитывала его бабушка Кейт Эйерс. Пек учился в военной академии Сент-Джон в Лос-Анджелесе и в Калифорнийском университете в Беркли.
За учёбу Пек платил сам, работая дворником, официантом, посудомойщиком. В университете Пек особое внимание уделял литературе и актёрскому мастерству, выступал на подмостках университетского театра. В 1939 году он получил степень бакалавра наук, однако решил пойти по актёрской стезе и отправился в Нью-Йорк. Бродвей принял его негостеприимно, и Пек вынужден был работать зазывалой на ярмарках и билетёром в мюзик-холле «Радио-сити». Затем он стал гидом при телестудии Эн-би-си и даже — на какое-то время — манекенщиком.
Серьёзное увечье освободило его от военной службы в годы Второй мировой войны. К тому же ему повезло, и он получил стипендию, которая позволила ему пройти курс актёрского мастерства по методу Станиславского. После двух театральных сезонов Пек прорвался на Бродвей. Все три спектакля, в которых он играл на бродвейских подмостках, прогорели, но игра самого Пека была встречена театральной критикой положительно. Заметил его и Голливуд. В 1944 году Пек сыграл роль русского партизана в кинофильме «Дни славы», где его партнёром по фильму была Тамара Туманова. После окончания войны фильм «Дни славы» был объявлен маккартистами «коммунистической пропагандой», а в Советском Союзе распространился слух, что Пек по происхождению русский.
В том же 1944 году Пек снялся в фильме «Ключи царства», где сыграл роль благородного священника. Фильм принес Пеку статус звезды. Поскольку большинство голливудских звезд служили в то время в армии, Пек был нарасхват. Однако это не вскружило ему голову. Он весьма придирчиво выбирал роли и сценарии, избегал замыкаться в пределах какого-то одного амплуа и старался, сколько мог, защитить свою независимость. В 1946 году — первая номинация на премию Оскар.
За пятьдесят лет работы в кино Пек снялся более чем в пятидесяти фильмах. Несколько раз его номинировали на Оскара, но только один раз ему удалось получить заветную статуэтку — за кинокартину «Убить пересмешника», в которой он сыграл роль адвоката Аттикуса Финча. Фильм вышел на экран в 1962 году, когда Соединённые Штаты стали ареной борьбы за гражданские права афроамериканцев, и сразу же стал событием не только кинематографическим, но и общественно-политическим.
Даже став звездой первой величины, Пек продолжал время от времени выступать в своем родном городе в небольшом театрике «Плейхауз», который он основал вместе с Мелом Феррером в 1947 году. А под конец жизни он исколесил почти всю Америку с шоу одного человека под названием «Разговоры с Грегори Пеком», где рассказывал о себе, отвечал на вопросы слушателей. В 1987 году посетил СССР.
Скончался Грегори Пек у себя дома, в Лос-Анджелесе, 12 июня 2003 года, от кардио-респираторной недостаточности и бронхиальной пневмонии в возрасте 87 лет. Пек похоронен в мавзолее Собора Нашей Царицы Ангелов в Лос-Анджелесе.
В октябре 1942 года Грегори Пек связал себя узами брака с финкой Гретой Кукконен. Развод последовал 30 декабря 1955 года, однако супруги смогли сохранить тёплые дружеские отношения даже после разрыва. Грета родила Пеку троих сыновей: Джонатана (1944—1975), Стивена (1946) и Кэри Пола (1949). Старший сын актёра, телерепортёр, застрелился в 1975 году. Стивен Пек активно поддерживает ветеранов войны во Вьетнаме. Кэри Пол Пек обладал политическими амбициями и дважды баллотировался в Конгресс США от штата Калифорния — впервые в 1978 году, во второй раз в 1980 году при активной поддержке отца и членов семьи, оба раза уступив победу представителю партии республиканцев Бобу Дорнану.
На следующий день после развода с Гретой Кукконен, 31 декабря 1955 года, актёр женился на французской журналистке Вероник Пассани. Первая встреча Пассани и Пека состоялась в 1953 году и была сугубо деловой — она брала у него интервью перед отъездом актёра в Рим на съёмки «Римских каникул». Шестью месяцами позже Грегори Пек позвонил Пассани, приглашая на ланч. Встретившись снова, они не расставались до самой смерти актёра, прожив вместе 48 лет. В этом браке у Пека родились сын Энтони и дочь Сесилия.