Liturgia thumb|250px|Grzegorz Wielki dyktujący Chorał – strona Antiphonarius ze St. Gallen Imię papieża Grzegorza I zostało utrwalone w historii muzyki i liturgii, ponieważ przypisano mu uporządkowanie i usystematyzowanie śpiewu liturgicznego, znanego później jako chorał gregoriański. Według tradycji podczas swego pontyfikatu Grzegorz zebrał i usystematyzował istniejące już w obiegu liturgicznym melodie chorałowe. Wszystkie melodie zebrane przez Grzegorza Wielkiego zyskały nazwę Antiphonarius (Antyfonarz). Oryginał antyfonarza zaginął już w średniowieczu – w X wieku. Zachowały się jego ręczne odpisy. Najstarsza kopia pochodzi z klasztoru benedyktyńskiego w St. Gallen. Według najnowszych badań chorał nabrał swego kształtu znacznie później, za pontyfikatu Grzegorza II, brak więc uzasadnienia dla przypisywania Grzegorzowi I autorstwa śpiewu i muzyki nazywanej gregoriańską.
Skodyfikował również ostatecznie Kanon rzymski i wprowadził między innymi do liturgii mszy odmawianie modlitwy Ojcze nasz zaraz po kanonie eucharystycznym. Od czasów Grzegorza do 1962 r.