Gregório Barbarigo nasceu em Veneza, no dia 16 de Setembro de 1625. Oriundo de rica família aristocrata de Veneza recebeu sólida formação religiosa e intelectual e por isto, aos dezoito anos, já era secretário do embaixador de Veneza.
Em 1648, viajou com o embaixador veneziano, Alvise Contarini, ao Congresso de Münster, na Alemanha, para as negociações do Tratado de Vestefália que pôs fim à sangrenta Guerra dos Trinta Anos. Durante o congresso, conheceu o núncio apostólico Fabio Chigi, que o orientou para o sacerdócio. Completou os seus estudos na Universidade de Pádua.
Foi ordenado sacerdote em 1655. Nesse mesmo ano, foi nomeado cónego de Pádua e prelado da Casa pontifícia pelo Papa Alexandre VII (ou Fabio Chigi). Sendo conselheiro e próximo do Papa, tornou-se também referendário do Supremo Tribunal da Assinatura Apostólica. Entre 1657 e 1664 foi bispo de Bérgamo e entre 1664 e 1697 foi bispo de Pádua. Em 1660, foi nomeado cardeal-presbítero de São Tomé, em Parione, e em 1677 optou pelo título cardinalício presbiteral de São Marcos.
Suas atividades apostólicas e pastorais como bispo influenciaram em muito a sua época. Cumprindo o espírito reformador do Concílio de Trento, ele desenvolveu e engrandeceu os seminários de Pádua e de Bergamo, dotando-os com bons professores vindos de vários países da Europa. Incentivou o estudo das línguas orientais no seminário de Pádua e promoveu a unidade entre as Igrejas Católica e Ortodoxa. Fundou também vários seminários que foram colocados sob as regras de São Carlos Borromeu.
Fundou em Pádua uma biblioteca e uma imprensa poliglota, que foi considerada na época uma das melhores da Itália. Para educar e orientar melhor os pais e educadores criou também escolas populares e instituições onde se ensinava religião. Fundou também várias instituições de caridade. Num período de peste, mais de treze mil pessoas tiveram assistência e cuidados de saúde por causa do seu esforço caritativo e humanitário. Constituiu a Congregação dos Oblatos dos Santos Prosdócimo e António. Sendo um hábil diplomata, ele evitou e pacificou várias disputas políticas que podiam tornar-se sangrentas.
Gregório Barbarigo morreu em Pádua, no dia 18 de Junho de 1697. Foi beatificado pelo Papa Clemente XIV no dia 6 de Junho de 1771 e foi canonizado pelo Papa João XXIII no dia 26 de Maio de 1960. A sua vida e obra foi profundamente estudada por João XXIII, que nasceu e trabalhou como sacerdote na diocese de Bergamo.