Родился 13 (25) сентября 1890 года в карауле Куранжа Дурулгуевской станицы Забайкальской области (в настоящее время Ононский район Забайкальского края Российской Федерации — России). Отец, Михаил Петрович Семёнов (ум.1911), был местным уроженцем, казаком с сильной примесью бурято-монгольской крови: его мать, бабка будущего атамана, по некоторым данным, происходила из чингизидского рода. Мать, Евдокия Марковна (ум.1920), в девичестве Нижегородцева, происходила из старообрядческой семьи.
Образование получил в двухклассном училище в Могойтуе и Оренбургском казачьем юнкерском училище (1908—1911). Свободно говорил по-монгольски и по-бурятски.
С августа 1911 г. Семёнов — хорунжий Верхнеудинского полка. Службу он проходил в военно-топографической команде в Монголии. Здесь молодой офицер близко сошёлся с наиболее видными представителями монгольского общества и даже принял определённое участие в подготовке и осуществлении государственного переворота, в результате которого 11 декабря 1911 г. была провозглашена независимость Внешней Монголии от Китая.
Однако излишне заметное участие русского офицера в данных событиях могло привести к нежелательным внешнеполитическим осложнениям. Поэтому по настоянию русских дипломатов Семёнов был вынужден покинуть Ургу. В последующие два года он был прикомандирован ко 2-й Забайкальской батарее. 19 апреля 1913 года командируется в 1-й Читинский полк. 20 декабря 1913 года переводится в Приморье, в 1-й Нерчинский полк.
С началом Первой мировой войны Семёнов — на фронте в составе 1-го Нерчинского полка. В конце сентября 1914 года Уссурийская бригада, куда входил Нерчинский полк, прибыла под Варшаву. В первые же месяцы войны он был награждён орденом Святого Георгия IV степени за подвиг, совершённый 11 ноября 1914 г. (отбил захваченное неприятелем знамя своего полка и обоз Уссурийской бригады) и Георгиевским оружием (26 декабря 1916 года) (за то, что во главе казачьего разъезда первым ворвался в занятый немцами город Млава (2 декабря 1914 года)).
С 10 июля 1915 года Семёнов занимал должность полкового адъютанта. Командиром Нерчинского казачьего полка в 1915 г. был барон П. Н. Врангель, который в своих воспоминаниях дал следующую, небеспристрастную, но всё же весьма интересную характеристику Г. М. Семёнову:
В начале 1916 года Семёнов принял командование над 6-й сотней Нерчинского полка.
В конце 1916 года Семёнов по ходатайству перешёл в 3-й Верхнеудинский полк, находившийся в Персии, куда прибыл в январе 1917 года, воевал на Кавказе, затем в составе дивизии Левандовского совершил поход в персидский Курдистан. Есаул.
В мае 1917 года Семёнов возвращается в 1-й Нерчинский полк, где избирается делегатом на 2-й Круг Забайкальского Войска, намеченный на август в Чите. По возвращении из Персии, находясь на Румынском фронте, Семёнов обратился с докладной запиской на имя военного министра А. Ф. Керенского, в которой предложил сформировать в Забайкалье отдельный Монголо-бурятский конный полк и привести его на фронт с целью «пробудить совесть русского солдата, у которого живым укором были бы эти инородцы, сражающиеся за русское дело». В июне 1917 г. назначен комиссаром Временного правительства по формированию добровольческих частей из монгол и бурят в Забайкальской области.
После Октябрьского переворота Семёнов, имея разрешение не только от Временного правительства, но и от Петроградского Совета рабочих и солдатских депутатов, продолжал формировать в Забайкалье конный Бурято-Монгольский казачий отряд. Но в отряд он уже принимал не только монголов и бурят, но и русских. Условием принятия в полк был «отказ от революционности». Поняв, что Семёнов создаёт антибольшевистские части, читинский совдеп задержал выплату денег на формирование отряда, а 1 декабря 1917 г. большевики в Верхнеудинске попытались разоружить отряд Семёнова, а самого его арестовать. Семёнов оказал вооружённое сопротивление. Эти события были неудачной попыткой захвата власти в Верхнеудинске. Затем Семёнов отправился в Читу, где забрал деньги у читинского совдепа, причитавшиеся для его отряда, посадив его главу, Пумпянского, за решётку, после чего ушёл в Маньчжурию.
В Харбине он разоружил и распустил пробольшевистские запасные батальоны Русской армии (1 500 штыков), разогнал местный большевистский ревком, казнив его главу Аркуса. Затем, преодолевая сопротивление генерала Хорвата (управляющий КВЖД от имени России в Маньчжурии), не желавшего воевать с большевиками, и китайских властей, Г. М. Семёнов пополнил и хорошо вооружил свой отряд в 559 человек, и 29 января 1918 г. вторгся в Забайкалье, заняв его Восточную часть, Даурию. Однако под натиском отрядов красногвардейцев (состоявших из рабочих забайкальских горных заводов, железнодорожников, каторжников и пленных австро-венгров) под командованием С. Лазо 1 марта 1918 г. вынужден был отступить в Маньчжурию.
Во время вторжения в Забайкалье Семёнов сформировал и ввёл в свой отряд Еврейский пехотный полк, что было несколько странно для казачьего войска.
В середине апреля 1918 года из Маньчжурии в Забайкалье войска атамана Семёнова около 1 000 штыков и сабель против 5 500 у красных вновь перешли в наступление. Одновременно началось восстание забайкальского казачества против большевиков. К маю пополнившись восставшими казаками войска Семёнова (7 000 штыков и сабель) подошли к Чите. Но красные войска, стянув отовсюду силы (30 000 штыков и сабель), отбили наступление казаков и сами перешли в контрнаступление. Бои между казаками Семёнова и красными отрядами с переменным успехом шли в Забайкалье до конца июля, когда казаки нанесли решающее поражение большевикам и 28 августа взяли Читу. Там по распоряжению Семёнова было создано военное училище для юнкеров.
Приказом по Сибирской армии от 10 сентября 1918 г. Семёнов был назначен командиром 5-го Приамурского армейского корпуса. После переворота 18 ноября 1918 г. первоначально не признал А. В. Колчака Верховным правителем, за что приказом от 1 декабря 1918 г. был снят с должности. 9 мая 1919 г. третьим войсковым кругом избран войсковым атаманом Забайкальского казачьего войска.
По соглашению с атаманами Амурским и Уссурийским он принял должность Походного атамана Забайкальцев, Амурцев и Уссурийцев со штабом на станции Даурия Забайкальской железной дороги.
Приказом А. В. Колчака от 25 мая 1919 года назначен командиром 6-го Восточно-Сибирского армейского корпуса, 18 июля — помощником главного начальника Приамурского края и помощником командующего войсками Приамурского военного округа с производством в генерал-майоры, 23 декабря — командующим войсками Иркутского, Забайкальского и Приамурского военных округов на правах главнокомандующего армиями с производством в генерал-лейтенанты.
Указом Верховного правителя А. В. Колчака от 4 января 1920 года Г. М. Семёнову была передана (до получения указаний от назначенного Верховным Правителем России А. И. Деникина) «вся полнота военной и гражданской власти на всей территории Российской Восточной Окраины, объединённой российской верховной властью». После расстрела Колчака Забайкалье на период с января по ноябрь 1920 г. стало последним оплотом контрреволюционного белого движения в Сибири. В начале 1920 года генерал-лейтенант Г. М. Семёнов возглавил читинское Правительство Российской Восточной Окраины.
В феврале 1920 года остатки армии В. О. Каппеля под командованием С. Н. Войцеховского соединились с войсками Г. М. Семёнова. 20 февраля 1920 г. в Забайкалье, Верховный Главнокомандующий Восточным фронтом Русской армии Г. М. Семёнов, из трёх корпусов войск Восточного фронта Русской армии сформировал Дальневосточную армию, которая в ноябре 1920 г. перебазировалась в Приморье, где продолжала борьбу до ноября 1922 года. С февраля по май 1920 года С. Н. Войцеховский осуществлял командование войсками Российской Восточной Окраины. Но уже в мае 1920 Войцеховский был командирован в Крым для связи с Вооружёнными Силами Юга России и находился в резерве армии генерала П. Н. Врангеля.
С февраля по август 1920 г. Читинским отделением Госбанка по указанию Семёнова были выпущены денежные знаки 100 и 500 р.,получившие название «воробьи» и «голубки» (по характерным цветам печати). В условиях галопирующей инфляции и роста цен принимались населением эти знаки плохо. Впоследствии аннулированы ДВР на основании законов 1920 и 1921 г.
В 1920 г. приказом Семёнова был учреждён Крест Особого Манчжурского Отряда (ОМО), которым награждались за храбрость, проявленную в боях с большевиками, лучшие бойцы ОМО.
С апреля по октябрь 1920 года войска под командованием Семёнова вели ожесточённые бои с пробольшевистским марионеточным режимом Дальневосточной республики (ДВР). Народно-революционная армия ДВР рассматривалась большевиками как часть Красной армии.
После упорных боёв с большевиками Семёнов со своими войсками под давлением превосходящих сил Народно-революционной армии ДВР 22 октября 1920 года оставил Читу и в ноябре отступил из Забайкалья в Маньчжурию, а весной 1921 года перебрался в Приморье, где его казачьи части принимали участие в боях с большевиками на стороне правительства братьев Меркуловых.
В сентябре 1921 г. Семёнов вынужден был покинуть Россию. Эмигрировав в Китай, атаман вскоре уехал в США и Канаду, затем обосновался в Японии. С образованием же в 1932 г. государства Маньчжоу-Го, японцы предоставили атаману дом в Дайрене, где он прожил до августа 1945 г., и назначили ежемесячную пенсию в 1000 иен.
Возглавлял Дальневосточный союз казаков.
С 1934 г. принимал участие в мероприятиях Бюро по делам российских эмигрантов в Маньчжурской империи (БРЭМ). В 1937 г. в ознаменование 20-летия со дня образования Отряда генералом Семёновым был учреждён Знак Особого Манчжурского отряда.
Автор мемуаров «О себе: Воспоминания, мысли и выводы» (Харбин, 1938).
В сентябре 1945 г. после разгрома советскими войсками Японии, Семёнов был арестован в Манчьжурии. По распространённой легенде, японский лётчик, пилотировавший самолёт, в котором находился Семёнов, ошибся и случайно посадил машину на аэродроме Чанчунь, уже занятом советскими войсками.
Однако младшая дочь атамана Елизавета Григорьевна Явцева (урождённая Семёнова) в 2001 году рассказала газете «Труд» (2001, 25 апреля) настоящие подробности ареста отца. По её словам, Григорий Семёнов был захвачен 22 августа 1945 года специальным десантом советских спецслужб на своей вилле в китайском городе Дайрене. При этом у бывшего атамана был долгий и обстоятельный разговор с офицерами НКВД.
По ещё одной версии Семёнов при всех регалиях в парадной форме с шашкой встретил советские войска на железнодорожном вокзале, где и был арестован.
Почти год органы СМЕРШ и МГБ вели следствие. В одно дело были объединены следующие лица: Г. М. Семёнов, К. В. Родзаевский, генерал Л. Ф. Власьевский, генерал А. П. Бакшеев, И. А. Михайлов, Л. П. Охотин, князь Н. А. Ухтомский и Б. Н. Шепунов. Начавшийся 26 августа 1946 г. суд широко освещался в советской прессе. Открыл его председатель Военной коллегии Верховного Суда СССР В. В. Ульрих. Подсудимым было предъявлено обвинение в антисоветской агитации и пропаганде, шпионаже против СССР, диверсиях, терроризме. Все подсудимые признали свою вину. 30 августа Военная коллегия признала подсудимых виновными: по приговору атаман Г. М. Семёнов на основании Указа Президиума Верховного Совета СССР от 19 апреля 1943 г. был приговорён к смертной казни через повешение с конфискацией имущества как «враг советского народа и активный пособник японских агрессоров». Власьевский, Родзаевский, Бакшеев были приговорены к расстрелу с конфискацией имущества. Князь Ухтомский и Охотин, «учитывая их сравнительно меньшую роль в антисоветской деятельности», приговорены к 20 и 15 годам каторжных работ, соответственно, с конфискацией имущества (Оба скончались в лагерях: Охотин умер в 1948 г., князь Ухтомский — 18 августа 1953 г.).
30 августа 1946 г. в 11 часов ночи Семёнова казнили.
По словам дочери атамана Елизаветы Явцевой, спустя два года и одиннадцать месяцев после ареста отца (24 июля 1948 г.), все три дочери Семёнова — она, Елена и Татьяна — были также арестованы, увезены в Союз, в так называемые «внутренние тюрьмы МГБ», а потом в сибирские лагеря. Сыновей атамана, Вячеслава и Михаила, забрали вслед за отцом в том же 1945 году. Всех детей Семёнова приговорили к 25 годам заключения, кроме Михаила, инвалида детства, расстрелянного в Уссурийске 18 марта 1947 года.
4 апреля 1994 г. в отношении Г. М. Семёнова, а 26 марта 1998 г. в отношении остальных семерых подсудимых Военная коллегия Верховного Суда России пересматривала уголовное дело. По статье 58-10 ч. 2 (антисоветская агитация и пропаганда) УК РСФСР дело в отношении всех подсудимых было прекращено за отсутствием состава преступления, в остальной части приговор оставлен в силе, а подсудимые признаны не подлежащими реабилитации.
Жена — Зинаида Васильевна (ум.30 марта 1945).
Дети:
Памяти атамана Семёнова посвящена песня рок-группы Калинов Мост «Азиатская» из альбома «Ледяной походъ»
В региональном конкурсе «Великие люди Забайкалья» (2009 год) атаман Семёнов одержал победу в первом туре (первое место из двенадцати финалистов)