Будущая актриса родилась 18 сентября 1905 года в Стокгольме, Швеция. Она была третьим ребёнком в семье Карла и Анны Густафссон. В 1918 году её отец, с которым девочка была очень близка, умер от туберкулёза. Грета была вынуждена бросить школу и пойти работать. Первые деньги она заработала, помогая в парикмахерской, затем работала в стокгольмском универмаге, параллельно позируя для рекламы в газетах. Первый раз она появилась перед камерой, снимаясь для рекламных роликов универмага, в котором работала. В конечном итоге на неё обратил внимание комедийный режиссёр Эрик Петчер и предложил девушке маленькую роль в своей новой картине «Петер-бродяга» (1922). В титрах картины актриса была упомянута под своим настоящим именем.
С 1922 по 1924 год Гарбо училась актёрскому мастерству в Королевском драматическом театре Стокгольма. Там она познакомилась с режиссёром Морицом Стиллером. Он лично занялся её обучением, придумал девушке благозвучный псевдоним — Грета Гарбо — и пригласил её на главную роль в немую картину «Сага о Йесте Берлинге». В этой экранизации романа Нобелевского лауреата Сельмы Лагерлёф актриса снялась в паре с шведским актёром Ларсом Хансоном.
Игра Гарбо произвела впечатление на Луиса Б. Майера, стоявшего у истоков Metro-Goldwyn-Mayer, и он предложил актрисе и Морицу Стиллеру работать на его киностудии. Впоследствии, по мере того, как известность Гарбо росла, отношения актрисы с первооткрывателем её таланта испортились. В 1928 году Стиллер был уволен и умер вскоре после возвращения в Швецию. В этот период окончательно сформировался образ актрисы — из пухлой продавщицы Гарбо превратилась в прекрасного Сфинкса, и с тех пор этот облик стал прочно ассоциироваться с её именем.
Наиболее известными немыми картинами Гарбо были «Поток» (1926), «Плоть и дьявол» (1927) и «Любовь» (1927). В последних двух фильмах она снялась в паре с популярным актёром тех лет Джоном Гилбертом, с которым у актрисы был роман. Они собирались пожениться, но Гарбо в последний момент передумала и отменила свадьбу.
Кроме того, ходили слухи о романтических связях актрисы с женщинами — в списке её предполагаемых любовниц числились актриса Луиза Брукс и писательница Мерседес де Акоста. Также у неё были периодические отношения с британским фотографом-гомосексуалистом Сесилом Битоном, о чём рассказали его опубликованные дневники.
Снимаясь в немом кино, Гарбо достигла вершин популярности. Она была одной из немногих актрис, которые успешно переключились на звуковые фильмы. Однако руководство студии довольно долго задерживало этот переход, беспокоясь о том, будет ли положительной реакция зрителей, когда шведский Сфинкс заговорит. Её последним немым фильмом стала картина 1929 года «Поцелуй». Тревога руководства была напрасной. Её низкий хрипловатый голос с небольшим шведским акцентом в фильме «Анна Кристи» (1930) по пьесе Юджина О’Нила моментально завоевал любовь публики. Фильм вышел на экраны под слоганом «Гарбо говорит».
В 1931 году Гарбо снялась вместе с Кларком Гейблом в картине «Сьюзан Ленокс: падение и взлёт». Это был их единственный совместный фильм, и причиной тому была взаимная неприязнь актёров. Гарбо считала игру партнёра топорной, а Гейбл в ответ обвинял Гарбо в снобизме.
Далее последовали работы в фильмах «Мата Хари», где актриса исполнила роль легендарной шпионки времён Первой мировой войны, и «Гранд-отель» — этот фильм в 1932 году был удостоен премии «Оскар». Затем какое-то время Гарбо не снималась из-за конфликта относительно условий её контракта. В конце концов руководство MGM уступило и составило новый контракт, который представлял Гарбо исключительные права.
Гарбо планировала вернуться в кино после окончания Второй мировой войны, но этому намерению не суждено было осуществиться.
За исключением самых ранних лет своей кинокарьеры, Грета Гарбо всегда была затворницей, редко подписывала автографы, избегала публичных мероприятий, не присутствовала на премьерах своих фильмов, не отвечала на письма фанатов и не давала интервью.
В 1951 году актриса приняла американское гражданство. В 1953 году Гарбо купила семикомнатные апартаменты в Манхэттене на 450 Ист 52-ая Стрит, где стала уединёно жить, отказываясь делать какие-либо публичные появления. Актриса никогда не была замужем, не имела детей, и круг её друзей был невелик. В нью-йоркском обществе она была известна своими длительными прогулками по городу, небрежно одетая и в больших солнцезащитных очках.
Начиная с 1970-х актриса стала излюбленным объектом папарацци, которые постоянно её выслеживали, желая запечатлеть на плёнку постаревшую королеву Голливуда. Они не оставили её в покое вплоть до самой смерти, засняв тяжело больную актрису садящуюся в карету скорой помощи весной 1990 года. 15 апреля того же года Грета Гарбо скончалась от пневмонии и почечной недостаточности в одной из клиник Нью-Йорка в возрасте 84 лет. Её тело кремировали, и после долгих судебных тяжб, в 1999 году похоронили на кладбище Скугсчюркогорден недалеко от родного Стокгольма.