Patyomkin, aki a "férfifaló" Nagy Katalin cárnőnek köszönhette példátlan karrierjét, középnemesi-katonatiszti családban született a szmolenszki kormányzóság Csizsovo nevű falucskájában. Tizenhat évesen, 1755-ben felvették a lovas gárdába, egyidejűleg a moszkvai egyetemre is, így katonai szolgálatát tanulmányai idejére felfüggesztették. Az egyetemen jól tanult, még aranyérmet is kapott előmeneteléért, ám 1760-ban kizárták, mert nem látogatta elég szorgalmasan az órákat. További életútját azonban nem ez a közjáték határozta meg, hanem az, hogy 1762-ben részt vett a II. Katalint trónra juttató palotaforradalomban.

A sikeres puccs után gárdahadnagyi rangot kapott, majd miután a török elleni háborúban (1768-1774) vitézségével felkeltette a cárnő figyelmét, a jó kiállású, vonzó férfi a cárnő főhadsegéde lett, tábornoki és grófi rangot kapott. Mindenki tudta, hogy mindehhez az "ágycsatában" is kiválóan kellett teljesítenie, mindenekelőtt kiütnie a nyeregből az aktuális szeretőt, azt az Orlov grófot, aki féltékenységében egy biliárdparti során dákójával kiszúrta riválisa szemét. Az ezután "félszemű Alkibiadésznek" nevezett Patyomkin haláláig hű maradt a cárnőhöz (akit anyácskának nevezett), annyira, hogy amikor küldetése miatt távol került tőle, megszervezte Katalin magánéletét, így az uralkodónő a Patyomkin által kiválogatott fiatal szeretőkkel bújhatott ágyba.

Ahogy 1770-től mindinkább elmélyült kapcsolatuk, úgy tett szert Patyomkin egyre nagyobb befolyásra, vagyonra és egyre magasabb rangra: Katalin hatalmas földbirtokokat adományozott neki főként a töröktől visszaszerzett dél-oroszországi vidékeken. Patyomkin a cárnő kegyenceként az ország leggazdagabb és egyik legbefolyásosabb embere, Katalin legközelebbi segítőtársa lett a "felvilágosultnak" nevezett abszolutista államrend megszilárdításában, sőt egyes adatok szerint 1774-ben titkos, morganatikus házasságra is léptek.

A gróf 1774-ben büntetőexpedíciót vezetett a Pugacsov-lázadás letörésére, 1775-ben ő kezdeményezte a zaporozsjei kozákok szervezetének felszámolását, mert az újabb kozákfelkelés fészke lehetett volna. 1776-ban megkapta a birodalmi hercegi címet, egyben az orosz hadsereg főparancsnoka, a Fekete-tenger főtengernagya és az összes déli tartományok főkormányzója volt. Részt vett olyan dél-oroszországi városok alapításában és felépítésében, mint Nyikolajev, Herszon, Szevasztopol és Jekatyerinoszlav. Kimagasló szerepe volt abban, hogy a török kiűzése után a Krím-félszigetet 1783-ban visszacsatolták Oroszországhoz, amiért megkapta a tábornagyi rangot, és az ő vezetésével indult meg a fekete-tengeri kereskedelmi és hadiflotta kiépítése is.

1787-ben elhívta Katalint, hogy tekintse meg a töröktől elfoglalt új birtokokat. A legenda szerint (melyet Patyomkin politikai ellenségei terjesztettek) a herceg színházi díszletekből összeállított falvakat, várakat és hadihajókat mutatott be messziről a cárnőnek, és betanított küldöttségeket vezetett eléje. Az álfalvak legendája nagyrészt kitaláció volt, Patyomkin valódi településeket alapított és valódi erődöket építtetett, a látogatás pedig megerősítette helyzetét. A látottak elkápráztatták a cárnőt és a vele inkognitóban utazó II. József Habsburg uralkodót: nemcsak a herszoni erőd, a szevasztopoli kikötő és a flotta, de különösen a nőkből álló amazon század nyerte meg Katalin tetszését, mely végigkísérte a cárnőt dél-oroszországi útján. Jutalmul Patyomkin megkapta a tauriai herceg - knyaz tavricseszkij - címet.

Az újabb orosz-török konfliktus során (1787-1791) az orosz sereg fővezéreként 1788-ban Patyomkin elfoglalta Ocsakov várát, ám a háború végére súlyosan megbetegedett, ami miatt a béketárgyalásokat is félbe kellett szakítani. 1791. október 16-án Iasiból Nyikolajevbe tartva, a moldvai hercegség területén útközben érte a halál. Miután törvényes gyermeke nem volt, hatalmas birtokait nővérei gyermekei örökölték.