Григор Димитров е роден като единствено дете в семейството на Димитър Господинов Димитров и Мария. Бащата му, Димитър, е треньор по тенис, докато майка му, Мария, е спортна учителка и бивша волейболистка. Още на тригодишна възраст Григор първоначално хваща ракета в ръка. Когато навършва 5 години, той започва да играе тенис редовно в своя роден град.

Григор Димитров е носител на шампионските титли на Уимбълдън и Откритото първенство на САЩ през 2008 г. за юноши. В професионалната си кариера е спечелил 8 титли от Световния Тур на ATP (Асоциацията на професионалните тенисисти), като най-значимите от тях са през 2017 г. на турнирите от финалния Мастърс в Лондон и Мастърс 1000 в Синсинати.

За първи път се изкачва в Топ 5 на световната ранглиста на 7 юли 2014 г. На 20 ноември 2017 г. достига до своето върхово постижение (3-то място) и остава на тази позиция 10 последователни седмици. В периода юли 2014 г. - ноември 2018 г. Григор Димитров е бил общо 81 седмици сред най-добрите десет тенисисти в света, от които 63 последователни (21 август 2017 г. - 4 ноември 2018 г.).

Избран е за Спортист на Балканите през 2017 г.