Родился в станице Ямышевской в семье казачьего офицера.
Начал учебу в Сибирском кадетском корпусе. Там Григорий Потанин и Чокан Валиханов познакомились и стали друзьями.
Выпустился из Сибирского кадетского корпуса.
Принял участие в русском походе в Заилийский край. Г. Н. Потанин прослужил семь лет казачьим офицером.
Продолжил службу в Омске в контрольном отделе войскового правления. Потанин выполнял канцелярскую работу, которая его не до конца устраивала, поэтому он приступил к разбору и изучению сибирских архивов.
Стал вольнослушателем на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета.
За участие в студенческих волнениях Г.Н. Потанин был арестован, а затем выслан в Сибирь.
Приехал в Омск, где занялся делами Сибирского казачьего войска, разрабатывая о нем новое положение.
В составе экспедиции астронома К.В. Струве Г.Н. Потанин совершил путешествие на озеро Зайсан и к подножию Тарбагатая.
Г.Н. Потанин был арестован за политические взгляды и сослан в омский острог на три года. В этот период им была подготовлена книга «Материалы для истории Сибири» и несколько статей.
В этом году стал известен утвержденный царем приговор, по которому Потанин как руководитель политического кружка должен был отбыть 15 лет каторги в Свеаборгской тюрьме. Позже срок сократился до пяти лет.
После отбывания наказания отправился в экспедиции в Северо-Западную Монголию и Туву.
Поехал в экспедиции в Северный Китай, Восточный Тибет и Центральную Монголию.
.оправляется в командировку с научной целью на Большой Хинган. В результате этих экспедиций были получены обширные сведения по географии, собраны большой гербарий и зоологические коллекции.
Административным советом Временного Сибирского правительства Григорию Николаевичу Потанину присвоено звание почетного гражданина Сибири.
Скончался.
