Ugo Boncompagni nasceu em Bolonha, em 7 de janeiro de 1502, filho de Cristoforo Boncompagni, comerciante próspero, e de Angela Marescalchi. Estudou Direito na Universidade de Bolonha, obtendo o doutorado ""in utroque iure"" em 1530, e lecionou jurisprudência naquela mesma universidade por vários anos, tendo entre seus alunos futuras figuras de destaque como os cardeais Alessandro Farnese, Reginald Pole e Carlos Borromeu. Antes de receber ordens sacras, teve um filho, Giacomo, fruto de um relacionamento com Maddalena Fulchini — fato que, uma vez ordenado, legitimou formalmente e que não impediu sua ascensão eclesiástica, como era comum entre prelados de sua época.

Chamado a Roma pelo papa Paulo III em 1538, ingressou na Cúria e foi enviado como representante ao Concílio de Trento a partir de 1545, participando ativamente das discussões conciliares ao longo de suas diversas fases. Foi elevado a cardeal em 1565 pelo papa Pio IV. Após a morte de Pio V, foi eleito papa em um dos conclaves mais rápidos da história — menos de dois dias de deliberação —, em 13 de maio de 1572, adotando o nome de Gregório XIII em homenagem ao papa medieval Gregório I, o Grande.

Seu pontificado é lembrado, sobretudo, por seu legado científico mais duradouro: a reforma do calendário. Constatando que o antigo calendário juliano, em uso desde a Roma Antiga, acumulava um erro de cerca de onze minutos por ano em relação ao ano solar real — desvio que, ao longo de séculos, deslocara progressivamente datas litúrgicas importantes como a Páscoa —, Gregório XIII encarregou uma comissão de astrônomos e matemáticos, sob coordenação do jesuíta Christopher Clavius, de desenvolver uma correção. O resultado foi promulgado pela bula "Inter Gravissimas", em 24 de fevereiro de 1582, instituindo o calendário gregoriano — ajuste que corrigiu o desvio acumulado e introduziu um sistema mais preciso de anos bissextos, sistema que se tornaria, com o tempo, o calendário civil adotado internacionalmente até os dias de hoje.

Empenhado na formação do clero e na expansão missionária católica em resposta à Reforma Protestante, fundou diversos colégios em Roma destinados à formação de sacerdotes de diferentes nações — entre eles o Colégio Romano, hoje Pontifícia Universidade Gregoriana em sua homenagem —, e apoiou o envio de missionários franciscanos, agostinianos e jesuítas a territórios recém-descobertos, incluindo as Filipinas e o Japão. Um episódio de seu pontificado é hoje objeto de reflexão histórica: ao receber a notícia do Massacre de São Bartolomeu, em 1572 — matança de milhares de protestantes huguenotes na França —, Gregório XIII, interpretando o evento à luz das informações então disponíveis como uma vitória contra uma conspiração armada, ordenou celebrações em Roma e a cunhagem de uma medalha comemorativa, decisão que a historiografia posterior analisa criticamente como reação equivocada diante da violência religiosa da época. Faleceu em Roma, em 10 de abril de 1585, sendo sepultado na Basílica de São Pedro.