Географ и зоолог, исследователь Зап. Китая, Памира, Тянь-Шаня (1884-90), Зап. Монголии и Тувы, Дальнего Востока (1903-14). Открыл Турфанскую впадину. Труды по физической, политической, исторической географии и этнографии Центр. Азии, энтомологии
В 1880 году он поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. Особенно интересными оказались лекции Вагнера по зоологии беспозвоночных, оказавшие влияние на выбор Грумм-Гржимайло специальности. Он становится энтомологом и выбирает для углубленного изучения группу бабочек.
В 1884 году Грумм-Гржимайло окончил университет и отправился к Алайскому хребту, совершил экскурсии по Алайской долине, дошел до Муксу и, перевалив затем Заалайский хребет, вышел к озеру Кара-Куль. В последующие три года (1885-1887) Грумм-Гржимайло последовательно расширяет район своих работ на Памире и в припамирских странах - Каратегине, Дарвазе, Гиссаре, долине Вахша, Карши, Шахризабса, затем посещает Тянь-Шань в бассейне Нарына и Чатыркёля, откуда проходит в Кашгар и опять в Алтай. Наконец, в последней памирской экспедиции Грумм-Гржимайло прошел к Мургабу, Ранкгулю и Сарыколу, за которым открывалась панорама высочайших снежных гор Музтага на территории Китая, откуда путешественник повернул на юг - к Каракоруму и Вахану, и вышел к долине реки Оксу.
Результаты четырехлетних работ Грумм-Гржимайло на Памире, Тянь-Шане были им доложены в Географическом обществе и опубликованы в 1890 году. Материалы памирских экспедиций оказались в значительной мере новыми в части энтомологической фауны и были переданы в Зоологический музей Академии наук. За путешествия на Памире Русское Географическое общество наградило Грумм-Гржимайло серебряной медалью и избрало его своим действительным членом.
Успех четырех экспедиций на Памир позволил ему надеяться на участие в новой экспедиции во внутренние труднодоступные части Азии.
В 1889 году, после смерти Пржевальского, Географическое общество сформировало три экспедиции в Центральную Азию - Певцова в Куньлунь и Кашгарию, Громбчевского в верховья Пянджа и Тарима (Раскема) и Грумм-Гржимайло в Восточный Тянь-Шань и Наньшань. Эта экспедиция оказалась самой большой и важной во всей научной деятельности Грумм-Гржимайло. Именно в центральноазиатском путешествии 1889-1890 годов он проявил свои способности выдающегося географа и собрал настолько разнообразный материал, что это позволило ему в течение многих лет работать над вопросами географии Центральной Азии и плодотворно разрабатывать этнографию и историю народов этой страны.
27 мая 1889 году из Джаркента (ныне Панфилов в Казахстане) вышла экспедиция Грумм-Гржимайло. Путешественники побывали в Восточном Тянь-Шане, в пустынных горах Бэйшаня, изучали высокую и сложную систему китайских гор Наньшаня, посетили высокогорное озеро Кукунор.
На южных склонах Тянь-Шаня, недалеко от Турфана, была открыта и обследована обширная и глубокая котловина, поросшую редкой растительностью. Турфанская (Люкчунская) котловина оказалась удивительно глубокой. Подобных котловин во всем мире насчитывается только три-четыре. Дно котловины, где белело солью мелкое озеро Броджанте, лежало на 130 метров ниже уровня океана. Ее открытие заинтересовало географов всего мира, и уже через несколько лет, в 1893 году, экспедиции Роборовского было поручено организовать в ней регулярные метеорологические наблюдения на постоянно действующей станции.
В степях Джунгарии Грумм-Гржимайло охотился за дикими лошадьми, шкуры которых впервые привез Пржевальский. Но Пржевальскому не удалось тогда самому убить редчайшего зверя, и первым из европейских охотников, кто сам добыл этого пустынного скакуна, оказался Грумм-Гржимайло.
Он впервые рассказал о пустынных горах Бэйшань. Эти горы связывают Тянь-Шань и Наньшань.
Шаг за шагом по неизвестным путям шел караван, переваливая высокие горы и переправляясь через бурные реки в долинах. Наконец, путешественники вышли к берегам великой китайской реки Хуанхэ.
Экспедиция провела съемки по маршрутам длиною 7250 километров, в 30 местах определила географические координаты, а в 140 пунктах выяснила абсолютные высоты. В пути проводились метеорологические наблюдения, сборы коллекций насчитывали 214 млекопитающих, 1150 птиц, 400 яиц с гнездами, около 100 рыб, 105 пресмыкающихся и земноводных, 35 тысяч насекомых, 800 листов гербария, 850 образцов горных пород.
Результаты путешествия Грумм-Гржимайло оказались настолько разнообразными и богатыми, что отчет о работе экспедиции вышел в трех больших томах под общим названием "Описание путешествия в Западный Китай". Русское Географическое общество присудило ему премию Пржевальского, первую после ее учреждения. Парижская Академия наук также вручила путешественнику премию.
После выхода последнего, третьего тома "Описания путешествия в Западный Китай" в 1907 году Географическое общество присудило автору Константиновскую медаль.
Вернувшись из Китая в Петербург, Грумм-Гржимайло усиленно занимался обобщением собранных материалов, написал книгу "Описание Амурской области", служил в департаменте торговли, а затем в таможенном департаменте и ведал делами, касающимися торговли с азиатскими странами.
Через несколько лет, он отправляется в Западную Монголию и Туву. В 1903 году он выходит из поста Зайсан в Казахстане и проходит через долину Черного Иртыша и Монгольский Алтай в пустынную обширную котловину, где расположены большие озера Убса, Хараусу, Харанур. Грумм-Гржимайло поднялся на гору Хархира, перевалил через хребет Таннуола и из Тувы прошел на Алтай - в Кошагач. Путешественник не стал давать подробного описания маршрута и работ этой поездки, а включил собранные материалы в монографию о Западной Монголии.
Все больше и больше интересуется ученый этнографией. Люди, их быт, хозяйство, обычаи, история, памятники старины - все это привлекает его внимание. Вернувшись из путешествия, Грумм-Гржимайло пишет большую работу - "Западная Монголия и Урянхайский край". Один том этого труда посвящен описанию природы стран, с которыми он познакомился, а три - народам, проживающим в этих странах.
До последних дней он работал в Географическом обществе. Он писал книги, статьи, рецензии, вел обширную переписку со своими многочисленными корреспондентами. В его квартиру на Петроградской стороне в Ленинграде приходили письма из Монголии, Китая, Франции, Германии, Англии - его знали во всем мире.