Manifestant un intérêt précoce pour la musique, Gérard Grisey fait à l’âge de neuf ans ses premiers essais de composition. C’est en Allemagne, au Conservatoire de Trossingen (1963-1965), qu’il commence ses études dans ce domaine, avant d’intégrer le Conservatoire de Paris où il recevra une formation classique (diplômes en harmonie, contrepoint et fugue, où il excelle, en histoire de la musique et accompagnement au piano). En même temps qu’il fréquente la classe de composition d’Olivier Messiaen (1968-1972), il suit l’enseignement d’Henri Dutilleux à l’École normale de musique (1968) et s’initie aux techniques de l’électroacoustique avec Jean-Étienne Marie (1969).

Son séjour à la Villa Médicis de 1972 à 1974 sera l’occasion d’importantes rencontres (le poète Christian Guez Ricord) et découvertes (la musique de Giacinto Scelsi). Les séminaires de Ligeti et de Stockhausen, dans une moindre mesure celui de Xenakis, auxquels il assiste en 1972 dans le cadre des Ferienkurse de Darmstadt, le confortant dans ses propres préoccupations musicales, auront sur lui une influence durable.

En 1973, Grisey prend part à la fondation de l’ensemble l’Itinéraire, dont la vocation est de défendre par la qualité de ses interprétations un répertoire naissant aux exigences spécifiques. Les cours d’acoustique d’Émile Leipp à Paris VI (1974-1975) poseront le fondement de son approche scientifique du phénomène sonore. À partir de 1982, il a une activité soutenue en tant que pédagogue, d’abord en Californie à Berkeley jusqu’à 1986, puis au Conservatoire national supérieur de musique de Paris, où il enseigne l’orchestration puis la composition. Il meurt le 11 novembre 1998 d’une rupture d’anévrisme.