По рассказу блж. Иеронима Стридонского, Григорий первоначально именовался Феодором, а перемена имени была, вероятно, связана с Крещением. Его семья была известна и богата, поэтому юноша получил хорошее образование (по-видимому языческое). По его собственным воспоминаниям, смерть отца стала для него началом религиозного поиска. Переезд в Кесарию Палестинскую дал ему возможность познакомиться с Оригеном, чьи лекции в местном огласительном училище, созданным незадолго до этого по александрийскому образцу, определили его дальнейшую жизнь. Именно он познакомил Григория не только с лучшими образцами античной философии, но и с учением Евангелия. Много лет спустя, в благодарность своему учителю, он напишет воспоминания, повествующие о жизни огласительной школы Оригена. Спустя 5 лет он возвращается в Неокесарию, где продолжает изучать философию и Священное Писание. Стремясь к уединению и тишине, он, тем не менее, был рукоположен около 245 года в епископы. По свидетельству св. Григория Нисского, спустя некоторое время число его слушателей возросло, привлекаемые не только самой проповедью, но и чудесами святителя. Во время гонения Деция (около 250), св. Григорий удалился из города и был спасен от преследователей, а по окончанию розыска вернулся и восстановил церковную жизнь в Неокесарии, учредив праздники в честь пострадавших за свою веру. Участвовал он и в соборе 264 года, осудившем ересь Павла Самосатского. О последних годах его жизни известно мало, церковные историки больше места уделяют влиянию, которое он оказал на последующую жизнь христиан в Неокесарии и в других городах Малой Азии, свято чтивших память святителя Григория.