Гради Буч родился в 1955 в городе Амарилло, штат Техас. Отец Гради был офицером ВВС США, а после отставки работал в службе правопорядка и стал шерифом Амарилло. Мать Гради работала директором офиса Американского Красного Креста. Также у него есть сестра, которая старше его на 6 лет.
В 1977 Гради Буч закончил обучение в Академии ВВС США. Затем он проходил службу на базе ВВС в Ванденберге, где руководил разработкой целого ряда проектов, управляющих полетом ракет. В 1979 Гради Буч получил степень магистра Университета Калифорнии в Санта-Барбаре. После того, как срок его службы истек, он присоединился к своим друзьям по Академи Майку Девлину и Полу Леви, основав Rational Software.
Известность Буч получил в 1980-х годах благодаря созданию метода разработки программного обеспечения, впоследствии названного методом Буча. Данный метод был изложен в книге «Объектно-ориентированный анализ и проектирование». Также Буч был автором одной из самых популярных в то время книг о программировании на языке Ada.
В 1994 году Гради Буч и Джеймс Рамбо, работавшие в компании Rational Software, объединили свои усилия для создания нового языка объектно-ориентированного моделирования. За основу языка ими были взяты методы моделирования, разработанные Бучем (метод Буча) и Рамбо (Object-Modeling Technique — OMT). OMT был ориентирован на анализ, а метод Буча — на проектирование программных систем. Осенью 1995 года к ним присоединился Ивар Якобсон, автор метода Object-Oriented Software Engineering — OOSE, обеспечивавшего превосходные возможности для спецификации бизнес-процессов и анализа требований при помощи сценариев использования.
Затем к идее создания нового языка моделирования подключились новые участники и основная роль в организации процесса разработки UML перешла к консорциуму OMG (Object Management Group). Группа разработчиков в OMG, в которую также входили Буч, Рамбо и Якобсон, выпустила спецификации UML версий 0.9 и 0.91 в июне и октябре 1996 года.
На волне растущего интереса к UML к разработке новых версий языка в рамках консорциума UML Partners присоединились такие компании, как Digital Equipment Corporation, Hewlett-Packard, i-Logix, IntelliCorp, IBM, ICON Computing, MCI Systemhouse, Microsoft, Oracle Corporation, Rational Software, Texas Instruments и Unisys. Результатом совместной работы стала спецификация UML 1.0, вышедшая в январе 1997 года.
С середины 1990-х Гради Буч занимал должность руководителя исследований компании Rational Software, где работал до 18 марта 2008 года (в 2003 г. корпорация IBM купила Rational Software). В настоящий момент Буч руководит исследованиями и проектами IBM Research.