Γεννήθηκε στο Περιστέρι Αττικής στις 11 Δεκεμβρίου 1922, από φτωχή οικογένεια, εργάστηκε αρχικά ως υδραυλικός και παράλληλα έπαιζε κιθάρα.

Ήταν το μικρότερο παιδί οκταμελούς οικογένειας.

Στα Δεκεμβριανά κρυβόταν σε πηγάδι στο σπίτι του στο Περιστέρι της Αθήνας, αργότερα πήγε φαντάρος το 1945 μέχρι το 1947 όπου συμμετείχε στην ορχήστρα της Μακρονήσου με σκοπό την ψυχαγωγία των αξιωματικών.

Ως συνοδός στρατιώτης κρατουμένων, σε μεταγωγή αριστερών το 1948 γνώρισε τον Μίκη Θεοδωράκη με τον οποίο συνεργάστηκε.
Μπήκε στη δισκογραφία το 1949 σε ηλικία 27 ετών ως συνθέτης με το τραγούδι “Το καντήλι τρεμοσβήνει” σε στίχους Χαράλαμπου Βασιλειάδη.

Συνέθεσε περισσότερα από 200 τραγούδια, πολλά από τα οποία έγιναν μεγάλες επιτυχίες, όπως τα “Του Βοτανικού ο μάγκας”, “Σε τούτο το στενό”, “Επίσημη αγαπημένη”, “Τρελοκόριτσο”, “Στου Μπελαμή το ουζερί”, “Ένα όμορφο αμάξι με δυο άλογα” και πλήθος άλλων. Η συνεργασία του με το Μίκη Θεοδωράκη (τον οποίο γνώρισε ενώ ο Θεοδωράκης στελνόταν εξόριστος στη Μακρόνησο, και ο Μπιθικώτσης υπηρετούσε ως στρατιώτης μεταγωγών) αλλά και με το Μάνο Χατζιδάκι “γέννησε” τα καλύτερα ίσως τραγούδια του. Με την ερμηνεία του στον «Επιτάφιο» του Γιάννη Ρίτσου και μελοποίηση του Μίκη Θεοδωράκη χάραξε νέους δρόμους στο λαϊκό τραγούδι.

Ιδιαίτερα σημαντική ήταν η ερμηνεία του στη μελοποίηση του ποιήματος «Το Άξιον Εστί» του Οδυσσέα Ελύτη από τον Μίκη Θεοδωράκη.

Επίσης, ερμήνευσε τραγούδια του Μάρκου Βαμβακάρη, του Βασίλη Τσιτσάνη, του Γιώργου Μητσάκη, του Γιάννη Παπαϊωάννου και του Άκη Πάνου.

Στις συνεργασίες του αξίζει επίσης να αναφερθούν αυτές με το Σταύρο Ξαρχάκο, το Δήμο Μούτση και το ντουέτο του με τον Τάσο Λειβαδίτη.
Τιμήθηκε από τον Πρόεδρο της Δημοκρατίας, Κωνσταντίνο Στεφανόπουλο, τον Ιανουάριο του 2003 με το Χρυσό Σταυρό του Τάγματος του Φοίνικα, καθώς και με το Χρυσό Μετάλλιο της Πόλης των Αθηνών. Επίσης, έχουν γίνει πολλές συναυλίες προς τιμήν του.

Τον Ιούνιο του 1997 οργανώθηκε λαϊκή συναυλία για να τιμηθούν τα 50 χρόνια προσφοράς του στο λαϊκό τραγούδι, ενώ σημαντική είναι η συναυλία που διοργανώθηκε από το υπουργείο Πολιτισμού στις 11 Μαρτίου 2002 στο Στάδιο Ειρήνης και Φιλίας, με πρωτοβουλία του Γιώργου Νταλάρα και τη συμμετοχή δεκάδων σημαντικών καλλιτεχνών.
Στον παρακάτω κατάλογο περιλαμβάνονται μόνο οι δίσκοι στους οποίους υπάρχει “πρωτογενές” υλικό, δηλαδή ηχογραφήσεις που δεν έχουν κυκλοφορήσει άλλη φορά σε δίσκο. Δεν περιλαμβάνονται δηλαδή κάθε λογής συλλογές, ούτε αναφέρονται για δεύτερη φορά -όταν επανεκδίδονται- δίσκοι που περιέχουν ηχογραφήσεις που έχουν περιληφθεί ήδη σε προηγούμενο δίσκο.

Προσωπική δισκογραφία

Επιτάφιος (1960)
Πολιτεία Α (1961)
Το τραγούδι του νεκρού αδερφού (1962)
Επιφάνια (1962)
Το Άξιον Εστί (1964)
Πολιτεία Β (1964)
Ρωμιοσύνη (1966)
Επίσημη αγαπημένη (1968)
Μια γυναίκα φεύγει (1969)
Μαζί με τον Γρηγόρη Μπιθικώτση (1970)
Ο Μπιθικώτσης (1970)
Α-Ω (1971)
Ουράνιο τόξο (1972)
Πράσινο φως (1973)
Μικροί καημοί (1975)
Στη μεγάλη λεωφόρο (1976)
Χαμένες αγάπες (1977)
Οκτώβρης ’78 (1978)
Πατέρα μου (1979)
Μεγαλοπρέπεια (1980)
Παράπονα της πλώρης (1981)
Σήμερα (1986)
Ο άγνωστος Θεός (1990)

Συμμετοχές

Πολιτεία Α (1961)
Όμορφη Πόλη (1962)
Η συναυλία στο Κεντρικό (1961)
Κόκκινα φανάρια (1963)
Η Ελλάς χωρίς ερείπια (1964)
Χρυσοπράσινο φύλλο (1965)
Ένα μεσημέρι (1966)
Η πόρτα ανοίγει (1967)
Μάρκος ο δάσκαλος μας (1968)
Τσιτσάνης (Τα κλειδιά) (1968)
Χρώματα (1968)
Ένα χαμόγελο (1969)
Κόσμε αγάπη μου (1969)
Επιστροφή (1970)
Χαλάλι σου ζωή (1971)
Μικρές ώρες (1972)
Πρώτη εκτέλεση (1973)
Τα ωραία του Τσιτσάνη (1973)
Θαλασσινά φεγγάρια (1974)
Αρχιπέλαγος (1976)
Όλοι στην πίστα (1985)
Ζήτω το Ελληνικό τραγούδι (1987)

Σημαντικές συλλογές

Ο Γρηγόρης Μπιθικώτσης τραγουδά Μίκη Θεοδωράκη (1974)
Τα αυθεντικά (1975)
14 χρυσές επιτυχίες 1 & 2 (1977)
Ο Γρηγόρης Μπιθικώτσης τραγουδά Μίκη Θεοδωράκη No2 (1978)
Τα αυθεντικά Νο2 (1984)
Οι πρώτες εκτελέσεις (2003)
50 Χρόνια 1949 – 2000 (2005)
Ανθολόγιο 1923-2005 (2006)
Από τις 78 στροφές (2007)
Ο χαρακτηρισμός “σερ” που τον συνόδεψε σε ολόκληρη την πορεία του προήλθε από τον Δημήτρη Ψαθά όταν σε ένα χρονογράφημα στη στήλη του στην εφημερίδα “Τα Νέα”, με αφορμή το στίχο τραγουδιού “μια βαθιά υπόκλιση, ένα χειροφίλημα”, χαρακτήρισε με αυτό τον τρόπο τον Γρηγόρη Μπιθικώτση.
Στο τραγούδι “Ένα όμορφο αμάξι με δυο άλογα” ακούγεται το εξής:

“Ένα όμορφο αμάξι με δύο άλογα / να μου φέρετε τα μάτια μου σαν κλείσω….το ένα τάλογο να είναι άσπρο / όπως τα όνειρα που έκανα παιδί / το άλλο τ άλογο να είναι μαύρο / σαν την πικρή μου την κατάμαυρη ζωή”.

Αυτό έγινε πραγματικότητα προς τιμήν του στην κηδεία του, καθώς έξω από το ναό που ψαλλόταν η νεκρώσιμη ακολουθία βρισκόταν μια άμαξα με ένα άσπρο κι ένα μαύρο άλογο.
Όταν κάποτε ρωτήθηκε γιατί επέλεξε να δώσει στον γιο του το ίδιο όνομα μ’ εκείνον, απάντησε “Γιατί όταν μια μέρα πεθάνω, θα ήθελα να επιστρέψει μετά την κηδεία στο σπίτι ένας Γρηγόρης Μπιθικώτσης”.
Λίγους μήνες πριν πεθάνει, το 2004 του απονεμήθηκε το Τιμητικό Βραβείο στα Μουσικά Βραβεία Αρίων.
Η πρώτη και η τελευταία συναυλία του έλαβε χώρα στο γήπεδο του Πανιωνίου.
Η σύζυγός του, Μεταξία, απεβίωσε από καρκίνο στις 23 Σεπτεμβρίου 2019.
Υπήρξε υποστηρικτής του Παναθηναϊκού.