Чичерин родился в дворянской семье и являлся дальним родственником Александра Сергеевича Пушкина. Отец — Петр Николаевич Чичерин, мать — Жоржина Егоровна Мейендорф, из немецких баронов, была внучкой, племянницей и двоюродной сестрой известных русских дипломатов. Был племянником известного философа Б. Н. Чичерина.
Родители Чичерина принадлежали к пиетистской секте, основанной лордом Рэдстоком и воспитывали его в том же духе. Главными впечатлениями детства Чичерина были постоянные молитвословия, совместное пение религиозных гимнов, чтение Библии вслух, вообще крайне экзальтированная атмосфера со взвинченными настроениями.
Окончил историко-филологический факультет Петербургского университета (1891—1896). В 1897 поступил на службу в Министерство иностранных дел (где работал также его отец), работал в архиве МИД.
С юных лет был эрудитом, полиглотом, серьёзно интересовался европейским модернизмом, был одним из выдающихся пропагандистов творчества Р. Вагнера и Ф. Ницше в России, сыграл существенную роль в формировании кругозора своего друга М. А. Кузмина (их переписка — важный историко-культурный памятник).
Одновременно начинается и его увлечение левыми политическими идеями, приведшее его после 1904 в лагерь меньшевиков. В 1904 выехал в Германию, формально оставаясь на службе в министерстве иностранных дел. В Германии лечился от гомосексуализма (в то время было распространено мнение, что гомосексуализм — болезнь, которую возможно излечить). Член РСДРП с 1905, входил в берлинскую секцию КЗО. В 1907 году Чичерин был избран секретарем Заграничного центрального бюро РСДРП и в этой должности был на лондонском съезде. В это время Чичерин был близок к группе «Голоса Социал-Демократа».
В конце 1907 года Чичерин был арестован в Берлине, осужден за пользование чужим паспортом, оштрафован и выслан из Пруссии. Некоторое время жил в Лейбене, близ Дрездена.
После переезда редакции «Голоса СД» в Париж Чичерин также переехал в Париж. Участвовал в работе Французской социалистической партии Жана Жореса. Был сторонником августовского блока (1912). В 1914 году работал в Бельгии.
Во время первой мировой войны жил в Лондоне. Член Британской социалистической партии. Один из организаторов и секретарь Комитета помощи русским политкаторжанам и ссыльнопоселенцам. Главной помощницей Чичерина в работе по комитету была радикальная суфражистка Мэри Бриджес-Адамс (Mary Bridges-Adams). Официальной задачей комитета были сбор и пересылка денег революционерам, находившимся в российских тюрьмах, но под руководством Чичерина комитет постепенно превратился в политический орган, ведущий систематическую агитацию против российского правительства. Штаб-квартирой комитета был дом на Лексхем Гарденс, 96 в районе Кенсингтон.
О пораженческих взглядах Чичерина писал в своих воспоминаниях И. М. Майский.:
После Февральской революции в России занимался отправкой политэмигрантов в Россию. 22 августа 1917 года был арестован английскими властями, но вскоре освобождён. В январе 1918 приехал в РСФСР и был назначен заместителем наркома иностранных дел Троцкого, при этом Чичерин вступил в партию большевиков.
Подписал Брестский мир (3 марта 1918), с 9 апреля, после перехода Троцкого в военный наркомат, стал и. о. наркома иностранных дел, с 30 мая народный комиссар по иностранным делам. Как нарком иностранных дел РСФСР и СССР (1918—1930) Чичерин внёс существенный дипломатический вклад в выведение Советской России из международной изоляции.
В 1921 г. заключил договоры с Турцией, Ираном и Афганистаном, по которым отдавалась вся российская собственность в этих странах. В 1922 возглавил советскую делегацию на Генуэзской конференции, во время конференции подписал с германским министром иностранных дел Вальтером Ратенау Рапалльский договор (название происходит от имени местечка Рапалло под Генуей, где состоялось подписание).
В 1923 г. возглавлял советскую делегацию на Лозаннской конференции, где был определен послевоенный статус турецких проливов.
Подписал договоры СССР с Турцией и Ираном (1925, 1927).
Чичерин находился в натянутых отношениях со своим заместителем М. М. Литвиновым. Секретарь Политбюро ВКП(б) в 1920-х годах, Б. Г. Бажанов вспоминал:
С 1930 на пенсии. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
Вскоре после смерти Чичерина, в 1937—1938, были репрессированы многие кадры Наркоминдела, им назначенные.