Γεννήθηκε το 1296 στην Κωνσταντινούπολη. Ήταν παιδί ευσεβούς και αρχοντικής οικογενείας. Ο πατέρας του, Κωνσταντίνος Παλαμάς, ήταν αξιωματούχος της αυτοκρατορικής αυλής και βαθύτατα ευσεβής και προσευχόμενος άνθρωπος, σε σημείο μάλιστα να απορροφάται από την προσευχή, όπως διηγείται στον Βίο του αγίου Γρηγορίου ο πατριάρχης Κωνσταντινουπόλεως Φιλόθεος Κόκκινος, και κατά τη διάρκεια συσκέψεων με την παρουσία του αυτοκράτορα Ανδρονίκου Β´ Παλαιολόγου. Ο Θεός τον κάλεσε τον Κωνσταντίνο Παλαμά νωρίς κοντά του, και εκείνος, προαισθανόμενος το τέλος του, εμπιστεύθηκε τη σύζυγό του Καλή, τους γιούς του Γρηγόριο, Θεοδόσιο και Μακάριο και τις θυγατέρες του Επίχαρη και Θεοδότη, στην πρoστασία της Υπεραγίας Θεοτόκου.
Ο Γρηγόριος διακρινόταν για την ευφυΐα και την επιμέλειά του, έτσι ώστε κατόρθωνε να εντυπωσιάζει με τις γνώσεις του όχι μόνο τους σοφούς διδασκάλους του αλλά και τον ίδιο τον αυτοκράτορα. Μετά την ολοκλήρωση των σπουδών του αποφάσισε να αφιερωθεί στον Θεό. Με τη συνοδεία των αδελφών του πήγε στο Άγιο Όρος, όπου αρχικά ασκήτευσε στην περιοχή της Μονής Βατοπεδίου και στη συνέχεια στη Μονή Μεγίστης Λαύρας, ενώ αργότερα αποσύρθηκε σε ερημικό τόπο.
Νέος ακόμη στην ηλικία και στη μοναχική ζωή ο άγιος Γρηγόριος αξιώθηκε μιας ουράνιας εμπειρίας. Ο άγιος προσευχόταν επαναλαμβάνοντας συνεχώς προς την υπεραγία Θεοτόκο την ικεσία «Φώτισόν μου το σκότος, φώτισόν μου το σκότος». Κάποια ημέρα εμφανίσθηκε ενώπιόν του ο άγιος Ιωάννης ο Θεολόγος και του είπε: «Ήρθα ως απεσταλμένος της Παναγίας για να σε ρωτήσω για ποιόν λόγο ημέρα και νύκτα φωνάζεις “φώτισόν μου το σκότος”». Ο άγιος του απήντησε ότι δεν υπάρχει κάτι άλλο που μπορεί να ζητά ο αμαρτωλός άνθρωπος παρά τον φωτισμό του Θεού, ώστε να ακολουθεί το θέλημά του. Τότε ο άγιος Ιωάννης τον διαβεβαίωσε ότι τόσο ο ίδιος όσο και η Κυρία Θεοτόκος θα είναι βοηθοί και συμπαραστάτες του και στην παρούσα και στη μέλλουσα ζωή.
Οι επιδρομές των Τούρκων που συνέβαιναν την εποχή εκείνη ανάγκασαν τον άγιο Γρηγόριος να εγκαταλείψει την ησυχία του Ἀθωνος και να πάει αρχικά στη Θεσσαλονίκη, όπου έλαβε το αξίωμα της ιερωσύνης, και στη συνέχεια στη Σκήτη της Βεροίας μαζί με τους αδελφούς του. Εγκαταστάθηκε σε ένα μικρό ασκητήριο και αφοσιώθηκε στη νοερά προσευχή και την πνευματική εργασία.
Κάποια φορά που βγήκε από το ασκητήριό του συνάντησε έναν γέροντα μοναχό, τον Ιώβ, ο οποίος ασκήτευε πολλά χρόνια στην περιοχή και άρχισαν να συζητούν για την προσευχή. Ο άγιος Γρηγόριος έλεγε ότι η προσευχή και μάλιστα η συνεχής επανάληψη της ευχής «Κύριε Ἰησοῦ Χριστέ ἐλέησόν με τόν ἁμαρτωλόν» μπορεί να βοηθήσει ακόμη και τους λαϊκούς στην κάθαρση του νου και να τους αξιώσει να ζήσουν πνευματικές καταστάσεις, όπως και οι μοναχοί. Ο γέροντας Ιώβ αμφισβητούσε την άποψη αυτή και υποστήριζε ότι η πολυδιάσπαση της καθημερινότητος δεν επιτρέπει στον νου να συγκεντρώνεται στην προσευχή. Όταν όμως χώρισαν και πήγε ο καθένας στο κελί του, φανερώθηκε στον γέροντα Ιώβ άγγελος Κυρίου και του είπε: «Γιατί, Ιώβ, δυσπιστείς στους λόγους του Γρηγορίου; Η προσευχή είναι εντολή παραδεδομένη σε όλους, ανεξαρτήτως του τόπου και του τρόπου με τον οποίο ζουν. Άλλωστε οι πατέρες λένε ότι είναι προτιμότερο να προσεύχεσαι από το να αναπνέεις». Το όραμα αυτό συγκλόνισε τον γέροντα Ιώβ που σηκώθηκε εκείνη την ώρα και πήγε να βρει τον άγιο Γρηγόριο και να του ζητήσει συγγνώμη.
Ενώ ο άγιος Γρηγόριος βρισκόταν στη Σκήτη της Βεροίας κοιμήθηκε η μητέρα ως μοναχή στην Κωνσταντινούπολη. Οι δύο αδελφές του, Επίχαρις και Θεοδότη, ζήτησαν τη συμπαράστασή του, και εκείνος τις μετέφερε στη Βέροια, όπου έζησαν μέχρι την κοίμησή τους ως μοναχές σε μία Μονή μέσα στην πόλη της Βεροίας.
Λίγα χρόνια αργότερα ο ἀγιος Γρηγόριος επέστρεψε και πάλι στο Άγιο Όρος. Εκεί κλήθηκε να υπερασπισθεί την ορθόδοξη παράδοση και τη νοερά προσευχή έναντι του Βαρλαάμ του Καλαβρού, ενός μοναχού από την Ιταλία που αμφισβητούσε το άκτιστο φως και τη δυνατότητα της θεώσεως του ανθρώπου. Ο άγιος Γρηγόριος την υπερασπίσθηκε με σθένος τόσο με τα συγγράμματά του όσο και με τη συμμετοχή του στις Συνόδους που συγκροτήθηκαν για να εξετάσουν τις αντικρουόμενες απόψεις σχετικά με την Ησυχαστική διδασκαλία, και δικαιώθηκε οριστικά με τον Συνοδικό Τόμο του 1351, ενώ καταδικάσθηκαν οι υποστηρικτές των αντιθέτων απόψεων, ο Βαρλαάμ, ο Νικηφόρος Γρηγοράς, ο Γρηγόριος Ακίνδυνος και οι οπαδοί τους.
Το 1347 ο άγιος Γρηγόριος Παλαμάς εξελέγη Μητροπολίτης Θεσσαλονίκης, αλλά λόγω της ταραχής που επικρατούσε στην πόλη ενθρονίσθηκε τον Δεκέμβριο του 1350 και παρέμεινε ποιμενάρχης της μέχρι την οσιακή κοίμησή του. Ο Θεός τον είχε πληροφορήσει πριν από αρκετές ημέρες για την αναχώρησή του από τον κόσμο και εκείνος το είχε αποκαλύψει σε όσους βρισκόταν κοντά του. Επαναλαμβάνοντας συνεχώς τις λέξεις «τα επουράνια, εις τα επουράνια» παρέδωσε το πνεύμα του στον Θεό στις 14 Νοεμβρίου 1359.
Το ιερό λείψανό του, το οποίο ετάφη με τιμές και διατηρήθηκε άφθαρτο μέχρι τον 19ο αιώνα, οπότε ο ναός του καταστράφηκε από πυρκαγιά, υπήρξε και παραμένει πηγή ακένωτη ιαμάτων και θαυμάτων.
Η μνήμη του εορτάζεται στις 14 Νοεμβρίου, ο άγιος τιμάται όμως και τη Β´ Κυριακή της Μεγάλης Τεσσαρακοστής για τους αγώνες του υπέρ της ορθοδόξου πίστεως.
Το έτος 2009 με πρωτοβουλία του Σεβασμιωτάτου Μητροπολίτου Βεροίας, Ναούσης και Καμπανίας κ. Παντελεήμονος υποβλήθηκε αίτημα Αγιοκατατάξεως των μελών της οικογενείας του αγίου Γρηγορίου του Παλαμά, των γονέων του, Κωνσταντίου και Καλής, και των αδελφών του, Θεοδοσίου, Μακαρίου, Επιχάριτος και Θεοδότης, οι οποίοι κατά τον συνέκδημο και εγκωμιαστή του αγίου Γρηγορίου του Παλαμά, τον πατριάρχη Κωνσταντινουπόλεως άγιο Φιλόθεο τον Κόκκινο, διακρίθηκαν για την ασκητική βιοτή τους. Στις 18 Νοεμβρίου του ίδιου έτους η Ιερά Σύνοδος του Οικουμενικού Πατριαρχείου και ο Παναγιώτατος Οικουμενικός Πατριάρχης κ.κ. Βαρθολομαίος προέβησαν με Πατριαρχική και Συνοδική Πράξη στην Αγιοκατάταξή τους, και η μνήμη τους ορίσθηκε να τιμάται την πρώτη Κυριακή μετά την 14η Νοεμβρίου, ημέρα της μνήμης του αγίου Γρηγορίου.
Τεμάχιο Ιερού Λειψάνου του Αγίου Γρηγορίου στην Ι.Μ.Παναγίας Δοβρά.
