Romano di nobile famiglia, presbitero della chiesa di S. Marco, Gregorio fu eletto all'unanimità, alla morte di Valentino, ma la sua consacrazione avvenne solo dopo la conferma imperiale, rispettando le disposizioni impartite da Lotario. E fu quarto con questo nome dall' 827, ma ne ignoriamo la data precisa.
Nei primi anni del suo pontificato, Lotario tenne sotto controllo l'amministrazione dello Stato pontificio; erano però gli ultimi sprazzi dell'autorità imperiale, perché l'impero vacillava lacerato da discordie interne e i problemi del mantenimento del potere tra i figli di Ludovico il Pio furono tali che Roma sembrò finire in secondo piano.
L'Ordinatio imperii dell'817 fu messa in discussione quando Ludovico il Pio,
sposato in seconde nozze con Giuditta, ebbe un altro figlio, Carlo, per il quale ovviamente
la sovrana si preoccupava di trovare un regno; questa eventualità portò i figli di primo
letto a sollevarsi contro il padre. Tra l'830 e l'833 ci fu un susseguirsi di scontri che
portarono anche ad una temporanea deposizione dell'imperatore; la lotta si fece guerra
campale e raggiunse il suo culmine con le forze schierate presso Colmar, in Alsazia.
Lotario chiese a questo punto la mediazione di Gregorio IV, per riportare pace e concordia;
era il periodo di Pasqua dell'833. Il papa accettò di buon grado, presentandosi da Ludovico
con tono "fazioso", come osserva il Gregorovius, di cui ben si resero conto i vescovi
franchi che difendevano il vecchio imperatore; Gregorio IV pensava infatti di sfruttare
l'occasione per porre innanzi tutto in rilievo il suo prestigio sulla Chiesa franca e poter poi,
una volta conclusa la vertenza, avanzare pretese temporali. Probabilmente il comportamento
fu interpretato come una minaccia di scomunica, quando il papa rammentò all'unto del Signore
che veniva meno ad un atto compiuto con giustizia ispiratagli da Dio sedici anni prima;
ma dovette ritirarsi infine senza onore verso Roma. I vescovi franchi rammentarono
da parte loro al papa il suo giuramento di fedeltà all'imperatore; minacciarono di rifiutargli
l'obbedienza, se avesse fatto il gioco dei figli ribelli.
Secondo quanto osserva il Gregorovius, questo principe della Chiesa "chiamato
ad assolvere la più nobile missione del sacerdozio, che è quella di placare le nature
sediziose col linguaggio dell'amore e di portare la pace ai principi e ai popoli,
aveva mostrato di non pensare che a se stesso e di mirare soltanto al proprio meschino
interesse". E, tornatosene in Italia, cominciò a dubitare di aver fatto bene ad aderire
all'invito di Lotario. Ma questi non lo abbandonò in tale circostanza, perché non gli
tornava comodo un papa che perdesse di prestigio di fronte ad altri vescovi.
Uomini di sua fiducia come Agobardo di Lione, Wala di Corbie e Pascasio Radberto,
promotori del mantenimento del regno d'Italia, difesero i diritti del papa contro Ludovico
e furono loro a consigliare Gregorio di scrivere ai vescovi franchi una lettera con tono
fermo e autoritario, pieno di subdola doppiezza, e che tendeva in sostanza a sottolineare
come il potere papale per i vescovi doveva in ogni caso essere considerato superiore a
quello imperiale perché, gli precisava tra l'altro, "voi avreste dovuto sapere che il
compito di pertinenza del papa di dirigere le anime è più alto delle cose terrene generate
dall'imperatore". Era comunque un modo diplomatico per tirar fuori il papa da quelle beghe
politiche in cui era stato coinvolto come un "pupazzo", simbolo di un potere che, a certi
livelli, appariva un diversivo, inconsistente; avrebbe dovuto essere una lezione per il papa
di fare l'uomo di Chiesa e basta. Ma egli non la capì e fu anche per il suo comportamento
che Colmar fu soprannominato "il campo delle vergogne".
E intanto la storia dello smembramento dell'impero andò avanti come la logica
dell'alta politica voleva; Ludovico finì isolato dal tradimento anche nei ranghi del proprio
esercito e dovette arrendersi a discrezione ai figli. Fu imprigionato da Lotario a Soissons,
nel monastero di S. Medardo, e il figlio Carlo finì nel monastero di Prüm.
Spartitosi l'impero, i tre fratelli furono di lì a poco nuovamente in contrasto,
perché Ludovico il Germanico s'impietosì del padre, scomunicato a Compiègne da un concilio
di vescovi fedeli a Lotario; riuscì a liberarlo e ridargli il trono imperiale.
A questo punto Gregorio IV si rivide uomo di Chiesa, non si senti di star zitto e
disapprovò la condotta di Lotario, esortandolo ad avere pietà per suo padre, come il fratello Ludovico, facendogli oltretutto notare che la scomunica non aveva valore effettivo, per come era stata emanata; era solo deprimente nei confronti del padre. Lotario gli rispose di non interessarsi di cose amministrative imperiali, lo trattò con disprezzo e finì per vendicarsi a spese dei beni della Chiesa, depredando e uccidendo nelle terre dello Stato pontificio.
Una volta morto Ludovico il Pio nell'840, fu guerra aperta tra i tre fratelli e il papa non seppe che pesci pigliare; finì per aspettare la risoluzione definitiva che si ebbe nell'843 con il famoso trattato di Verdun. L'impero di Carlomagno si sfasciò, dividendosi in pratica nei diversi gruppi etnici; Germania, Italia e Francia cominciarono ad avere i loro connotati nazionali. A Lotario, come imperatore, fu assegnato tutto il regno italico comprendente anche la città di Roma, ed egli ne nominò re suo figlio Ludovico II.
Gregorio IV in sostanza non ebbe alcuna importanza in questi avvenimenti; era stato usato come mediatore nei dissidi intercorsi tra i sovrani, solo per i loro fini egoistici, e ogni volta che aveva tentato di mettere in mostra certe piccole pretese, certe rivalse, aveva sì avuto qualche contentino spirituale, e giustamente, ma era rimasto fuori dal gioco politico, e anche questo giustamente. Come uomo di potere insomma non ebbe alcun peso.
Oltretutto le condizioni del suo Stato erano malsicure, indifese; dal sud premevano i Saraceni, che avevano conquistato la Sicilia, e Gregorio IV temeva un loro assalto dal mare, per cui
fortificò Ostia. Edificò in pratica una nuova città sulla base della
vecchia, circondandola di solide mura con macchine belliche sui merli e la chiamò
Gregoriopolis, ma poi s'impose l'antico nome. Lotario o Ludovico II avrebbero però, in caso di pericolo, inviato i soldati o il papa si sarebbe dovuto accontentare della scarsa milizia esistente?
Gregorio IV rese altri servigi alla sua città facendo ricostruire l'Aqua Traiana, cioè l'acquedotto Sabatino, già restaurato da Adriano I, ma poi caduto in rovina. Inoltre riedificò diversi casolari nella Campagna romana, distrutti durante le rivolte sotto Leone III, tra i quali acquistarono importanza Galeria sulla Portuense e la colonia agricola detta "del Dragone", presso Ostia, una bella villa adorna di portici, che può essere considerata la prima villa papale di Roma. Infine dette nuova forma alla chiesa di S. Marco, di cui era stato presbitero; risalgono a quel restauro i mosaici della tribuna ove compare la figura stessa del papa tra Cristo e i santi.
Gregorio IV morì nel gennaio dell'844 e fu sepolto in S. Pietro.
