Grazia nació en la localidad sarda de Nuoro en 1871 en el seno de una familia acomodada y bien numerosa. Giovanni Antonio, su padre, fue un pequeño empresario y terrateniente además de poeta aficionado y alcalde de Nuoro en 1892. Su madre, Francesca Cambosu, estuvo dedicada a la crianza con fuerte impronta religiosa.  

Siguiendo los mandatos de la época y, sobre todo, las restricciones impuestas para las mujeres, no pudo tomar clases regulares fuera de la instrucción primaria por lo que se formó de manera autodidacta en estudios literarios. A los diecisiete años, con escasas herramientas, pero fuerte convicción y talento, escribió cuentos que se publicaron en magazines dedicados a temas femeninos. 

Empezó a destacar como escritora con algunos relatos que publicó la revista L'ultima moda. Se considera que su primera obra exitosa se publicó en 1890 y fue En el azul. Al poco tiempo de casarse con Palmiro Madesani, un funcionario del Ministerio de Finanzas al que conoce en Cagliari en octubre de 1899 la escritora se traslada a Roma. Desde allí publica Almas honestas (1895) y El viejo de la montaña (1900), ambos trabajos con los que la crítica comienza a interesarse en su trabajo. En paralelo, Grazia también realizaba colaboraciones en la revista La Sardegna, Piccola rivista y Nuova Antologia. 

En 1903 se consagra como escritora con la publicación de Elias Portolu, iniciando una prolífera carrera con la escritura sin parar de novelas y obras de teatro, entre ellas Cenizas (1904), La hiedra (1906), Hasta el límite (1911), Colombi e Sparvieri (1912), Cañas al viento (1913), El incendio en el olivar (1918), El Dios de los vientos (1922). Cenizas fue también una película de 1916 interpretada por Eleonora Duse. 

En 1926 recibe el premio Nobel de Literatura y se proyecta como escritora de reconocimiento mundial, y diez años más tarde, un 15 de agosto, fallece con 51 años.