Mgr Denis Grondin est né le 23 octobre 1954, à Rimouski. Il est le troisième de sept enfants nés du mariage de Marthe Langlois et de Bernard Grondin. Il a grandi à Québec, dans la paroisse Saint-Yves. Il fait ses études secondaires au Séminaire Saint-François, et au Séminaire Saint-Augustin. Il poursuit ses études collégiales au Petit Séminaire de Québec en Sciences de la santé et complète un premier cycle d’études universitaires en médecine.
Après une année de discernement, il entreprend ses études théologiques à l’Université Laval. Il débute un cheminement avec la Communauté du Chemin néocatéchuménal et discerne un appel au sacerdoce. Après une expérience pastorale en milieu scolaire à Sainte-Croix de Lotbinière et au Patro Saint-Vincent de Paul, il entre au Grand Séminaire de Québec. Il est ordonné prêtre le 21 mai 1989 par Monsieur le Cardinal Louis-Albert Vachon. Il exerce son ministère comme vicaire dans diverses régions du Diocèse de Québec. Il a été curé dans la région de Charlevoix dans les paroisses de Notre-Dame-des-Monts, Sacré-Cœur de Jésus de Pointe-au-Pic, de Saint-Aimé-des-Lacs, de Saint Étienne de La Malbaie, de Saint Fidèle, de Saint Firmin de Baie Sainte-Catherine, de Saint-Irénée, de Saint Philippe de Clermont, de Saint-Siméon et de Sainte-Agnès ainsi qu’animateur de pastorale en milieu de la santé jusqu’à son élection comme évêque titulaire de Campli et auxiliaire à Québec, le 12 décembre 2011.