Святитель Григорий родился в Неокесарии, на севере Малой Азии. В юности он отправился в Кесарию Палестинскую, где учился у знаменитого наставника того времени — пресвитера Оригена. Вернувшись домой, он не стал искать ни должности, ни известности, а ушёл в пустыню, где в посте и молитве обрёл дары прозорливости и пророчества.

Слух о нём дошёл до епископа Федима из каппадокийского города Амасии, и тот решил поставить Григория епископом Неокесарии. Перед хиротонией святой много молился, прося Бога и Божию Матерь открыть ему, как правильно поклоняться Святой Троице. Во время этой молитвы ему явилась Пречистая Дева с апостолом Иоанном Богословом, и апостол научил его, как достойно исповедовать троическую тайну. Всё услышанное святитель записал.

Этой записи Церковь придаёт особое значение: именно на ней основано учение о Святой Троице, которое позже развили Василий Великий, Григорий Богослов и Григорий Нисский. Скончался святитель Григорий около 266–270 года. В святцах он именуется Чудотворцем.

Святителей принято писать в архиерейском облачении, с Евангелием или благословляющей рукой; узнают образ прежде всего по надписанию имени. Молятся Григорию Неокесарийскому об укреплении веры и о вразумлении в трудных обстоятельствах — о том же, о чём просил он сам перед своим поставлением.