Георг-Александр-Михаил-Фридрих-Вильгельм-Франц-Карл родился 25 мая 1859 года в мекленбургском имении Ремплин, приобретенном незадолго его родителями, однако с детства Жоржакс, как звали мальчика в семейном кругу, жил в Петербурге. Семья мекленбургского герцога проживала там в Михайловском дворце. Готовился к военной службе, как это было принято для членов правящих династий. Служил в лейб-гвардии Драгунском полку, носил чин генерал-майора.
Под влиянием бабушки и матери стал заниматься музыкой. В доме великой княгини Елены Павловны часто бывали известные композиторы и виртуозы-исполнители. С годами Георий Георгиевич стал хорошим пианистом и великолепно играл на виолончели, даже увлекался сочинительством. В 1896 он создал в Петербурге струнный квартет камерной музыки, носивший его имя «Квартет Мекленбургского» (после 1917 — в составе Филармонии). Выступления имели огромный успех не только в российской столице, но и за ее пределами.
Занимался коллекционированием произведений искусства. От деда, великого князя Михаила Павловича, ему досталась богатая коллекция французских литографий, роскошные издания по искусству, их он постоянно пополнял и бережно хранил.
Но герцога Георгия почитали не только в музыкальном мире. Несмотря на свой высокий титул, он был прост в обращении и лишен всякого снобизма, хотя его признавали более образованным, чем многих великих князей.
Проблемой для его матери великой княгини Екатерины Михайловны стало его серьёзное увлечение фрейлиной Натальей Федоровной Вонлярской (1858—1921), дочерью статского советника, служившего в министерстве финансов. Екатерина Михайловна не могла представить себе, что ее невесткой будет девушка не королевских кровей. Она уволила фрейлину, надеясь, что сын забудет о ней. Но герцог в июне 1889 года специально выехал в Германию, чтобы получить разрешение на брак великого герцога Мекленбургского Фридриха Вильгельма (1819—1904), своего дяди. Он решил, что в случае отказа уйдет со службы и будет жить со своей Наташей в России.
2 февраля 1890, получив разрешение, женился моргантическим браком на Наталии Вонлярской, получившей титул графини Карловой (по названию имения Карловка в Полтавской губернии), перешедшей затем к детям. При дворе жену герцога, бывшую фрейлину, не принимали. Только много лет спустя Георг Мекленбургский вместе с женой стал посещать званые балы и приемы в Зимнем дворце.Хорошо знавшие семью герцога говорили о редкой гармонии супружества. Даже великая княгиня Екатерина Михайловна в своем завещании написала:
Фамилия и титул графов Карловых были признаны в России, поэтому следующее поколение герцогов Мекленбург-Стрелицких носило фамилию графов Карловых.
Супруги имели четырех детей:
В 1928 уже в эмиграции Георгий Георгиевич граф Карлов был усыновлен своим дядей Карлом-Михаилом и носил титул «герцога цу Мекленберг, графа фон Карлов». После пресечения старших линий дома Мекленбург-Стрелиц и Мекленбург-Шверин все права на титулы перешли к потомкам Георгия Георгиевича, ставшим их единственными наследниками.
После кончины матери Екатерины Михайловны в 1894 году все принадлежащие ей дворцы перешли во владение его младшего брата Михаила Георгиевича и сестры Елены Георгиевны. В 1895 году Георгий Георгиевич переезжает из Михайловского дворца в дом на набережной Фонтанки, купленный им с согласия императора Николая II. Дом герцога был обустроен по его личным планам и сразу же стал притягателен для всех, кого влекли музыка и искусство.
Незадолго до революции потомки Екатерины Михайловны были приняты в русское подданство, но сохранили свой династический статус.
Неожиданно для всех герцог Мекленбургский скончался 5 декабря 1909 года, в год своего пятидесятилетия. В лютеранской церкви Ораниенбаума состоялось отпевание. Местом упокоения герцога стал любимый дворцовый парк. Над его могилой был установлен строгий черный мраморный крест. На плите высечена надпись:"Здесь лежит глубоко почитаемый муж и отец и замечательный гражданин Ораниенбаума". После революции могила была разорена, плита с надписью исчезла.