В 1785 году, в возрасте 14 лет Гро поступает в обучение к Жаку-Луи Давиду, оказавшему значительное влияние на художественное развитие Гро. 1787 год будущий мастер начинает учеником в школе при Академии художеств в Париже. В 1793 году он бежит при помощи Давида от нарастающей волны революционного террора через Геную во Флоренцию. Там он делает зарисовки со знаменитых шедевров в музеях, знакомится с поэтом Альфьери, художником Франсуа-Ксавьером Фабром и графиней д?Олбани. В 1794 году возвращается в Геную, где знакомится с женой Наполеона, Жозефиной де Богарне. Наполеон принимает художника к себе на службу и даёт ему заказы.
В 1800 году Гро бежит от наступающих австрийцев в Париж. В 1802 году получает за картину «Битва при Назарете» Национальную премию живописи. В 1804 году выставляет в Салоне за этот год полотно «Наполеон возле больных чумой в Яффе», имевший триумфальный успех. В 1808 году назначается портретистом императорской семьи (за работу «Наполеон на поле сражения у Прейсиш-Эйлау»).В 1811 году получает государственный заказ на роспись купола Пантеона (закончена в 1824 году). Начиная с двадцатых годов ХIX столетия Гро обращается исключительно к классическому стилю в живописи. После 1830 года он создаёт только композиции на мифологические сюжеты.
Покончил с собой.