Георгий Максимилианович был седьмым ребёнком и четвёртым сыном в семье великой княгини Марии Николаевны и Максимилиана Богарнэ, герцога Лейхтенбергского. Внук императора Николая I и правнук Жозефины Богарнэ.
С рождения числился в лейб-гвардии Преображенском полку. 29 марта 1852 года император Николай I пожаловал ему орден Святого Андрея Первозванного.Получил домашнее образование под руководством Николая Фёдоровича Дьякова (1836—1898), преподавателя 2-й Санкт-Петербургской гимназии.
В воспитании своих детей великая княгиня Мария Николаевна придерживалась тех же методов, что и её отец император Николай I. «Нас далеко не нежили, — писал герцог Николай Максимилианович (брат Георгия). — Во всякую погоду мы выезжали в открытом экипаже, карета разрешалась лишь в случае простуды. Комнаты, в особенности спальня, были холодные (10° — 12°). Спали мы всегда на походных кроватях, летом на тюфяках, набитых сеном, и покрывались лишь одним пикейным одеялом» . Так юных герцогов Лейхтенбергских готовили к военной службе.Служил в гвардейской пехоте.
В 1910 году получил чин генерал-лейтенанта и звание генерал-адъютанта.Похоронен в Великокняжеской усыпальнице Петропавловского собора.Указом от 6 (18) февраля 1852 года Николай I даровал потомкам дочери титул и фамилию светлейших князей Романовских. Позднее император Александр II включил их в состав Российской Императорской фамилии. Таким образом, эта ветвь императорского дома носила две фамилии — герцогов Лейхтенбергских и князей Романовских.