גרהם גרין נולד ב-2 באוקטובר 1904 בברקהמסטד, אנגליה, למשפחה מיוחסת של סופרים ומלומדים, ובהם הסופר רוברט לואי סטיבנסון. אביו, צ'ארלס גרין, היה מנהל בית הספר המקומי.
גרין למד בבית הספר שניהל אביו, והמשיך בקולג' בליול שבאוניברסיטת אוקספורד. יצירתו הראשונה, קובץ שירים בשם Bubbling April, יצאה לאור ב-1925, עוד לפני סיום לימודיו.
עם סיום לימודיו, ב-1926, המיר דתו לנצרות קתולית, והפך לוחם לעקרונותיה, נושא הבא לידי ביטוי ברבים מספריו. בשנים 1930-1926 עבד בעיתון "טיימס". ספרו הראשון, "האיש שבפנים", יצא לאור ב-1929.
בשנת 1927 נישא, לבת דודתו ויוייאן דייריל-בראונינג, הוליד בת ובן,אולם די במהרה רחק מאשתו,אף שנשאר נשוי לה עד מותו. גרין היה חובב נשים כפייתי כמעט. פרט לקשריו עם עשרות פרוצות היו לו ארבע אהבות גדולות - דורותי גלובר,תפאורנית, הליידי קייתרין וולסטון, (שהייתה אהבת ותשוקת חייו הגדולה),השחקנית השבדית אניטה ביורק והצרפתיה איוון קלואטה,שליוותה את שלושים שנות חייו האחרונות.
בשנים 1939-1935 היה מבקר קולנוע, והביא לסגירת כתב העת שבו כתב, עקב הערה שכתב אודות שירלי טמפל וגרמה להגשת תביעת דיבה נגד כתב העת.
ב-1941 יצא לסיירה לאונה מטעם משרד החוץ הבריטי, ושהה שם שלוש שנים.
סייר ברחבי אמריקה והתגורר במקסיקו, המשמשות רקע לאחדות מיצירותיו.
גרין היה פעמים אחדות מועמד לקבלת פרס נובל לספרות, אך הפרס לא הוענק לו. בשנת 1974 החליטה ועדת הפרס להעניק אותו לשני סופרים שבדיים, בהעדיפה אותם על-פני שלושת המועמדים המובילים באותה שנה — גרין, ולדימיר נבוקוב, וסול בלו. החלטה זו זכתה לביקורת חריפה. ב-1981 זכה בפרס ירושלים.
נפטר ב-3 באפריל 1991.