Родилась 29 июня 1950 года в Нижней Салде Свердловской области. По образованию — инженер-экономист. Кандидат экономических наук, доктор социологических наук, профессор гендерной социологии. Опубликовала свыше 150 работ по экономическим, социальным и политическим проблемам.
После окончания в 1972 году УПИ имени С. М. Кирова до 1992 года занималась преподавательской и научной деятельностью. Наряду с этим с 1977 года по 1990 год активно участвовала в создании Свердловского Молодёжного жилого комплекса № 1 (МЖК) (ныне Екатеринбург), одного из первых в стране. Она была автором социального проекта МЖК и 13 лет являлась заместителем председателя оргкомитета МЖК. Её работа в этом направлении отмечена двумя золотыми и тремя серебряными медалями ВДНХ. Вместе с коллективом создателей МЖК она стала лауреатом премии Ленинского комсомола.
В 1989 году коллектив Свердловского МЖК выдвинул Г. Н. Карелову кандидатом в депутаты Свердловского областного Совета народных депутатов. С 1990 года она депутат, а с 1992 по 1993 год — заместитель Председателя областного Совета народных депутатов. С 1994 по 1996 год была депутатом Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации, являлась председателем Комитета по социальной политике. Приоритетными направлениями её деятельности стали разработка национальной социальной доктрины, вопросы социального обеспечения населения, женского движения.
С 1996 по 1997 год Г. Н. Карелова — депутат Государственной Думы, Председатель подкомитета по международному гуманитарному, научному и культурному сотрудничеству. С 1997 года она заместитель, а с 2000 года — первый заместитель Министра труда и социального развития Российской Федерации. На этом посту Г. Н. Карелова активно занимается проблемами защиты прав женщин и детей. Она — координатор президентской программы «Дети России», благодаря которой созданы условия для решения проблем неблагополучия детей, и, прежде всего, реабилитации детей-инвалидов, социальной помощи беспризорным и безнадзорным детям. При её участии открыто представительство детского фонда ЮНИСЕФ и проведен пилотный проект по введению института уполномоченного по правам ребенка в регионах страны.
Г. Н. Карелова активно сотрудничает с неправительственными организациями, занимающимися проблемами детей, женщин, ветеранов, инвалидов.
С 1993 по 1998 год она президент Уральской ассоциации женщин, с 1994 года по 2003 год — президент Конфедерации деловых женщин России. В течение 1997—2003 годов руководитель постоянно действующего «Круглого стола» женских неправительственных организаций России.
Она возглавляла многие правительственные делегации по проблемам детей, женщин, демографии.
С апреля 2003 года по март 2004 года Г. Н. Карелова являлась Заместителем Председателя Правительства Российской Федерации.
В течение этого периода она — координатор Российской трёхсторонней комиссии по регулированию социально-трудовых отношений при Правительстве Российской Федерации. В центре её внимания — проблемы социально-трудовых отношений, социального страхования, социальной защиты населения, молодёжной политики, ветеранов, материнства и детства.
С апреля 2004 года по декабрь 2007 года Г. Н. Карелова являлась председателем Фонда социального страхования Российской Федерации.
С декабря 2007 года — депутат Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации (ПП «Единая Россия»).