Гуго был старшим сыном Роберта де Гранмесниля и Хависы д'Эшафур. Его отец был обладателем небольшой сеньории Гранмесниль в центральной Нормандии, а мать происходила из нормандского рода Жируа, чьи владения располагались в долине Рисля к юго-западу от Эврё. По легенде, Роберт де Гранмесниль занимался разведением лошадей для рыцарской службы. В период несовершеннолетия нормандского герцога Вильгельма Роберт выступал союзником дома де Тосни в его противостоянии Бомонам, стремящимся закрепиться в долине Рисля и центральной Нормандии. В одной из стычек с Роджером де Бомоном около 1043 года Роберт де Гранмесниль был смертельно ранен и вскоре скончался. Перед смертью он разделил свои владения между двумя сыновьями: основную часть получил старший Гуго, тогда как младший Роберт избрал духовную карьеру. Около 1050 года вместе со своим дядей Вильгельмом де Жируа Гуго и Роберт восстановили монастырь Святого Эвруля, аббатом которого позднее стал Роберт де Гранмесниль.
В 1048 году Гуго де Гранмесниль оказал помощь епископу Сэ, собор которого был захвачен шайкой разбойников. При взятии собора силами епископа и Гуго здание сгорело, что вызвало гнев папы римского Льва VI, который в 1049 году приказал епископу восстановить собор. В начале 1050-х гг. Гуго поступил на службу к герцогу Вильгельму. После подавления восстания верхненормандских баронов в 1054 году герцог назначил Гранмесниля комендантом замка Нёф-Марше на границе с Бовези. В задачи Гуго входила организация обороны Нормандии от грабительских набегов феодалов Бовези. По свидетельству Ордерика Виталия, ему удалось навести порядок на границе и захватить в плен двух крупных бовезийских сеньоров.
В 1058 или 1060 году герцог Вильгельм сместил Гуго де Гранмесниля и отобрал у него замок Нёф-Марше. По мнению Ордерика, это произошло по инициативе Роджера де Монтгомери и его жены Мабилы Беллемской. Однако уже в 1062 году в условиях обострения отношений с Бретанью и Мэном, Вильгельм вернул свое расположение к Гуго и вновь передал ему Нёф-Марше.
В 1066 году Гуго де Гранмесниль участвовал в завоевании Англии и был одним из командующих нормандской конницей во время сражения при Гастингсе. Во время битвы, по легенде, Гуго едва избежал смерти: при прыжке его лошади через куст оборвалась уздечка, и неуправляемая лошадь понеслась прямо на ряды англосаксов. К счастью для Гуго, в тот момент, когда он уже оказался у переднего края построений противника, раздался боевой клич англосаксов, который испугал его лошадь. Она бросилась обратно, и таким образом Гуго спасся.
После завершения завоевания Англии Гуго де Гранмесниль получил от короля Вильгельма обширные земельные владения, прежде всего в Лестершире, а также в Нортгемптоншире и некоторых других графствах. После взятия и разрушения в 1068 году Лестера город также был передан Гранмеснилю. Согласно «Книге страшного суда», Гуго являлся крупнейшим землевладельцем Лестершира, а общее число его маноров в Англии превышало сотню. Кроме того, он был назначен шерифом Лестершира. Очевидно, Гранмесниль входил в число наиболее влиятельных соратников Вильгельма Завоевателя, поскольку в 1067 году он назван в числе помощников соправителей Англии епископа Одо и Вильяма Фиц-Осберна во время пребывания короля в Нормандии.
После смерти Вильгельма Завоевателя в 1087 году развернулась борьба между его детьми за наследство. Гуго де Гранмесниль выступил на стороне нормандского герцога Роберта III Куртгёза против английского короля Вильгельма II Руфуса. Однако вскоре в рядах приверженцев Куртгёза начался раскол. Близкий соратник герцога Роберт Беллемский, воспользовавшись слабостью центральной власти в Нормандии, стал захватывать замки и земли своих противников, в частности в 1091 году осадил крепость Курси на территории современного департамента Кальвадос, принадлежащую Ричарду де Курси. На стороне Ричарда выступили Гуго де Гранмесниль, Вильгельм де Варенн, Матье де Бомон-сюр-Уаз, тогда как Роберт Беллемский опирался на помощь герцога Роберта Куртгёза. Борьба за замок Курси продолжалась несколько недель и отличалась значительными жертвами с обеих сторон. Гуго де Гранмесниль, по утверждению Ордерика Виталия, был одним из наиболее яростных защитников замка. Ему удалось взять в плен Вильгельма, сына Генриха де Феррьера. Однако военное превосходство было на стороне осаждавших, и лишь высадка в Нормандии короля Вильгельма II заставила Роберта Беллемского отступить из-под Курси.
В 1094 году Гуго вернулся в Англию, где и оставался до конца жизни. Перед смертью он принял монашеский постриг и в начале 1098 года скончался в Лестере. Его тело было забальзамировано в соли и перевезено в Нормандию, где было захоронено в основанном им аббатстве Св. Эвруля.
Гуго де Гранмесниль был женат (ок. 1060) на Алисе де Бомон-сюр-Уаз (ум. 1091), дочери Ива, графа де Бомон-сюр-Уаз, и имел десятерых детей: