Grigore Vieru s-a născut în data de 14 februarie 1935, în satul Pererîta, judeţul Hotin, Regatul României (astăzi raionul Hotin, Ucraina), în familia lui Pavel şi Eudochia Vieru, născută Didic.
A absolvit şcoala de 7 clase din satul natal, în anul 1950, după care urmează şcoala medie din oraşul Lipcani, pe care o termină în 1953.
În anul 1957 debutează editorial (fiind student) cu o plachetă de versuri pentru copii, Alarma, apreciată de critica literară. În 1958 a absolvit Institutul Pedagogic „Ion Creangă” din Chişinău, facultatea Filologie şi Istorie. Se angajează ca redactor la redacţia numită revista pentru copii „Scînteia Leninistă”, actualmente „Noi”, şi ziarul "Tînărul leninist", actualmente "Florile Dalbe" .
La 8 iunie 1960 se căsătoreşte cu Raisa Nacu, profesoară de limba română şi latină, şi se angajează ca redactor la revista „Nistru”, actualmente „Basarabia”, publicaţie a Uniunii Scriitorilor din Moldova. Între anii 1960–1963 a fost redactor la editura „Cartea Moldovenească”.
A fost un oaspete des al „Căsuţei Poeziei” din satul Cociulia, raionul Cantemir. Tot aici scrie celebra carte pentru preşcolari „Albinuţa”.
Anul 1968 aduce o cotitură în destinul poetului, consemnată de volumul de versuri lirice Numele tău, cu o prefaţă de Ion Druţă. Cartea este apreciată de critica literară drept cea mai originală apariţie poetică. În chiar anul apariţiei devine obiect de studiu la cursurile universitare de literatură naţională contemporană. Trei poeme din volum sunt intitulate: Tudor Arghezi, Lucian Blaga, Brâncuşi, iar alte două sunt închinate lui Nicolae Labiş şi Marin Sorescu. Asemenea dedicaţii apar pentru prima oară în lirica basarabeană postbelică.
În 1973, Grigore Vieru trece Prutul în cadrul unei delegaţii de scriitori sovietici. Participă la întâlnirea cu redactorii revistei „Secolul 20”: Dan Hăulică, Ştefan Augustin Doinaş, Ioanichie Olteanu, Geo Şerban, Tatiana Nicolescu. Vizitează, la rugămintea sa, mănăstirile Putna, Voroneţ, Suceviţa, Dragomirna, Văratec. Se întoarce la Chişinău cu un sac de cărţi. Mai târziu poetul face următoarea mărturisire:
În 1988, i se acordă cea mai prestigioasă distincţie internaţională în domeniul literaturii pentru copii: Diploma de Onoare Andersen.În anul 1974 scriitorul Zaharia Stancu, preşedintele Uniunii Scriitorilor din România, îi face o invitaţie oficială din partea societăţii Uniunii, căreia poetul îi dă curs. Vizitează Transilvania, însoţit de poetul Radu Cârneci. În 1977, iarăşi la invitaţia Uniunii Scriitorilor din România vizitează, împreună cu soţia, mai multe oraşe din România: Bucureşti, Constanţa, Cluj-Napoca, Iaşi.
La sfârşitul anilor '80, Grigore Vieru se găseşte în prima linie a Mişcării de Eliberare Naţională din Basarabia, textele sale (inclusiv cântecele pe versurile sale) având un mare rol în deşteptarea conştiinţei naţionale a românilor din Basarabia. Vieru a fost unul dintre fondatorii Frontului Popular din Moldova şi se află printre organizatorii şi conducătorii Marii Adunări Naţionale din 27 august 1989. A participat activ la dezbaterile sesiunii a XIII-a a Sovietului Suprem din RSSM în care se votează limba română ca limbă oficială şi trecerea la grafia latină.
Pe 16 ianuarie 2009, Vieru a suferit un grav accident de circulaţie şi a fost internat la Spitalul de Urgenţă din Chişinău.
A încetat din viaţă în data de 18 ianuarie a aceluiaşi an, la exact două zile după accident în Spitalul de Urgenţă din Chişinău, în urma unui stop cardiac din care nu a mai putut fi resuscitat.