Né aux Lilas, en Seine-Saint-Denis, il est issu d’une famille de tradition communiste. Il grandit en Charente-Maritime avant d’intégrer l’Institut d’études politiques de Bordeaux.
De 1999 à 2008, il travaille dans le secteur médical, notamment sur l’organisation des soins et des systèmes de santé en France et à l’international, avant de créer sa propre entreprise.
Il est père de trois enfants. Dès 2002, il milite au sein de la section du Parti socialiste du 12ᵉ arrondissement de Paris, dont il devient par la suite secrétaire de section.
En 2008, il rejoint le cabinet de Jean-Louis Missika, alors adjoint au Maire de Paris en charge de l’innovation, de la recherche et des universités. De 2009 à 2012, il est chef de cabinet de Bertrand Delanoë.
Suite à la victoire de François Hollande à l’élection présidentielle de 2012, il rejoint le cabinet du Premier ministre Jean-Marc Ayrault en tant que chef de cabinet adjoint, puis chef de cabinet.
Élu dans le 12ᵉ arrondissement lors des élections municipales de 2014, il devient adjoint à la Maire de Paris chargé des ressources humaines, des services publics et de la modernisation de l’administration de 2014 à 2017, puis chargé du budget et de la transformation des politiques publiques de 2017 à 2020.
En septembre 2018, il devient premier adjoint d’Anne Hidalgo. Il est reconduit dans ses fonctions lors des élections municipales de juillet 2020.
En juin 2024, suite à la dissolution de l’Assemblée nationale, il propose sa candidature dans la 7ᵉ circonscription de Paris (qui correspond au 4ᵉ arrondissement, à une partie du 11ᵉ et une partie du 12ᵉ). Il est élu député dès le premier tour, sous la bannière du Nouveau Front Populaire.
Membre du groupe socialiste à l’Assemblée, il siège à la Commission des Affaires culturelles et de l’Éducation. Il est co-président du groupe d’étude sur les LGBTQIA+phobies.
En novembre 2024, il se déclare candidat pour être le prochain maire de Paris pour les élections municipales des 15 et 22 mars 2026.
Il remporte la primaire des socialistes en juin 2025. En décembre, Emmanuel Grégoire devient le candidat de la gauche unie pour Paris, suite au ralliement des communistes, des écologistes et de Place Publique.
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