Грек по национальности. Родился 31 октября 1936 года в Москве в семье служащего. Окончил экономический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова по специальности «преподаватель политической экономии» (1959 год, с отличием), аспирантуру того же университета (1963 год). Член КПСС (1959—1990). В 1960—1961 годах — секретарь комитета комсомола МГУ.
После окончания аспирантуры остался на научной работе на экономическом факультете МГУ: в 1963—1971 годах — доцент кафедры планирования, заведующий лабораторией управления производством, с 1971 до 1978 года являлся заведующим кафедрой управления. Читал лекции по основным проблемам теории управления (в частности, по управлению производством), руководил семинарами по теории экономического развития СССР. С 1978 по 1981 год был деканом факультета. В 1973—1974 годах одновременно являлся заведующим отделом Института информации по общественным наукам при АН СССР. В 1980-е годы - профессор экономического факультета МГУ.
В марте 1989 года был избран народным депутатом СССР по квоте Союза научных и инженерных сообществ, стал одним из инициаторов создания Межрегиональной депутатской группы, 30 июня 1989 года был избран её сопредседателем.
В 1989 году выступил на страницах "Огонька" с призывом перезахоронить Н. С. Хрущева у Кремлевской стены.
В марте 1990 года был избран депутатом Моссовета от блока «Демократическая Россия», а 20 апреля того же года стал председателем Моссовета.
В июне 1991 года был избран первым мэром Москвы. Под его руководством было снесено несколько памятников, переименовано более 10 станций метро и несколько сотен улиц и площадей. После скандала с взятием в аренду на 50 лет Нескучного сада и прилегающих территорий за 99 долларов США и сдачи его в тысячи раз дороже советско-французскому предприятию . И привлечения к этому случаю мирового внимания, в том числе комментария на этот счет бывшего мэра Лондона Кена Ливингстона: "В любой цивилизованной стране авторы такого проекта (он назвал имя Г.Попова) сидели бы в тюрьме". Ушёл в отставку 6 июня 1992 года.
С 1995 года — член президиума Политического консультативного совета при Президенте Российской Федерации, председатель палаты Совета по внешнеполитической деятельности.
На учредительном съезде Социал-демократической партии России 24 ноября 2001 года был избран членом её Политического совета.
Гавриил Попов является президентом Международного университета в Москве.
С именем Попова тесно связано создание Международного союза экономистов, Вольного экономического общества, президентом которых он является с 1991 года.
Вклад бывшего московского мэра в становление и последующее развитие основ менеджмента и книжного дела отмечен его избранием председателем Международной Академии книги и книжного искусства и Международной Бизнес-академии.
Президент Федерации греческих общин «Понтос» (1989), глава Российского отделения Всемирной лиги за свободу и демократию (1991).
С 2002 года — президент Фонда Плеханова.
26 сентября 2011 года из СМИ стало известно, что Г. Х. Попов назначен советником мэра Москвы С. С. Собянина с формулировкой: «на общественных началах на срок полномочий мэра Москвы».
В 2007 году выступил в защиту генерала Власова. В марте 2009 года выступил с критикой антикризисных мер российской власти, заявив о «необходимости смены правящей команды». Попов высказал ряд предложений глобального социально-экономического характера, разработанных при участии Международного союза экономистов. Попов выступает за создание Мирового правительства, роспуск ООН и формирование её на новой основе («надо будет иметь определенный размер населения, объем накопленного национального богатства и определенную величину национального дохода на человека»). Всё ядерное оружие, ядерная энергетика, ракетно-космическая техника и «все богатства недр» планеты («прежде всего — запасы углеводородного сырья») должны быть переданы под глобальный контроль. Попов, в частности, считает, что «должны быть установлены жесткие предельные нормативы рождаемости с учётом уровня производительности и размеров накопленного каждой страной богатства. Пора выйти из тупика, на который указывал еще Мальтус: нельзя, чтобы быстрее всех плодились нищие». Кроме того, по его мнению, «перспективным представляется генетический контроль еще на стадии зародыша и тем самым постоянная очистка генофонда человечества». Попов полагает, что «при формировании государственных структур надо полностью исключить популистскую демократию… при избрании законодательной палаты гражданин должен иметь то число голосов, которое соответствует его образовательному и интеллектуальному цензу, а также величине налога, уплачиваемого им из своих доходов». Попов предупреждает, что «страны, которые не примут глобальную перспективу, должны исключаться из мирового сообщества».
В январе 2010 года в соавторстве с бывшим мэром Москвы Юрием Лужковым выступил с критической статьёй в адрес реформ Егора Гайдара, в частности, отметив: «Реализация гайдаровских принципов организации экономики привела к тому, что мы отброшены на 35 лет назад, провалу в четыре раза потенциала экономического состояния».
Является автором более сотни научных и публицистических работ, среди которых: «Проблемы теории управления» (1970, 1974), «Эффективное управление» (1976, 1989), «Снова в оппозиции» (1994), собрание избранных произведений в восьми томах (1996). Автор книги «41 — 45 — одна война или три» («Три войны Сталина» — в Интернете). Попов пытается доказать, что была на самом деле не одна война, а целых три! Одну мы проиграли в самом начале. Вторая война — это Отечественная, когда поднялся весь народ. И, наконец, третья война, это уже 44 — 45-й годы. Ее автор называет «экспансией социализма».
Имеет учёные степени и звания — кандидат (1963), затем доктор экономических наук (1970), профессор. Академик РАЕН (1991), действительный член Академии творчества и почётный действительный член Международной Академии менеджмента.
Почётный доктор Университета Южной Юты (США, 1991) и Даулинг-колледжа (Нью-Йорк, 1997). Почётный гражданин городов Токио (Япония), Сеула (Корея) и штата Мэриленд (США).
Награждён орденом Почёта («за заслуги перед государством и большой вклад в развитие демократии», 1996) и знаком отличия «За заслуги перед Москвой» («за значительные личные заслуги в становлении и развитии общественных объединений экономистов, многолетнюю плодотворную деятельность в интересах столицы», 2006).
Отец — Попов Харитон Гавриилович (1910—2004). Мать — Попова (в девичестве Николаева) Феодора Георгиевна (1912—2009).
Женат, супруга — Ирина Васильевна, профессор экономики. Имеет двоих сыновей: Харитон (род. 1968) и Василий (род. 1970). Оба учились в США, ныне младший сын является проректором Международного университета в Москве.