Григорий Николаевич Потанин родился 4 октября 1835 года в станице Ямышевская. Учился вместе с казахским ученым и путешественником Чоканом Валихановым в Омском кадетском корпусе. В 1853-1858 годах был военнослужащим в Семипалатинске и Омске, участвовал в походе в Заилийском крае.
Поступил в 1859 году в Петербургский университет, который успешно окончил в 1862 году. В 1863-1864 годах участник экспедиции Струве близ озера Зайсан, где проводил исследования рыбной ловли и собрал ботаническую коллекцию.
В 1865 году Григорий Николаевич назначен секретарем губернского статистического комитета в Томске. Был обвинен в стремлении отделить Сибирь от России, отправлен на каторжные работы в Свеаборге, но в 1874 году Императорское Русское географическое общество добилось помилования для Потанина. В 1874 году вступает в брак с Александрой Викторовной Лаврской.
В 1883 году выходят «Очерки северо-западной Монголии». Очерки были написаны по материалам экспедиции 1876-1878 годов, собравшей обширные географические сведения.
В следующую экспедицию, осуществленную на сбережения географического общества и главы Иркутска, Потанин отправился вместе с женой исследовать Китай. В Россию экспедиция вернулась лишь через два года, привезя с собой полноценный материал, основанный на исследованиях экспедиции.
Прекрасный опыт Потанина послужил основанием для географического общества к сбору 4-й экспедиции, которую возглавил сам Потанин. В 1892-1893 годах он исследовал восточную окраину Тибета. В состав экспедиции вошли Березовский и Обручев, спонсировал экспедицию отчасти Александр Сибиряков.
В 1915 году завоевал звание почетного гражданина Омска, а в 1918 году — звание почетного гражданина Сибири.
Умер великий ученый-исследователь 30 июня 1920 года в Томске.