Le GIGN a mené des centaines d'opérations depuis sa création, aussi bien la libération d'otages que l'interpellation de forcenés (« neutralisation » dans le jargon de l'unité). Voici les plus connues :
- en mai 1974, le GIGN n°1 intervient lors d'une mutinerie à la prison de Fleury-Mérogis. Leur intervention est déterminante pour résoudre la crise avec un minimum de violence.
- libération (en coopération avec la 13e demi-brigade de Légion étrangère) d'une trentaine d'enfants pris en otages par des terroristes du FLCS (Front de Libération de la Côte Somalienne) à Loyada dans la colonie française de Djibouti (à l'époque le Territoire français des Afars et des Issas ) le 3 février 1976. Dans cette opération, deux enfants, sept terroristes et neufs soldats somaliens ont été tués.
- intervention suite au détournement par 5 terroristes croates anti-titistes d'un Boeing 727 de la TWA assurant un vol New York-Chicago en septembre 1976. Le GIGN parvient par la négociation à obtenir la libération des 49 otages et la reddition des terroristes.
- intervention à Orly-Ouest pour résoudre, en coopération avec la brigade anti-gang du commissaire Robert Broussard, le détournement d'une Caravelle assurant le vol Air Inter 429 (Paris-Lyon), le 30 septembre 1977. Le forcené Jacques Robert détient en otage 94 personnes, dont le député Lucien Neuwirth et un ancien ministre, Philippe Malaud, depuis près de 7 heures, lorsqu'il fait usage d'une grenade, déclenchant l'assaut des forces de police et de gendarmerie. L'opération se solde par la mort d'un passager et la blessure de quatre autres, dont un grièvement. Jacques Robert se rend et est incarcéré.
- préparation d'une tentative de libération des fonctionnaires de l'ambassade de France à San Salvador en mai 1979. Les terroristes accepteront de se rendre avant l'intervention, mais seulement aux autorités françaises qui acceptent de les relâcher au Panama en échange.
- intervention de plusieurs hommes du GIGN lors de la prise de la Grande Mosquée de la Mecque, du 23 novembre au 5 décembre 1979. Les gendarmes semblent avoir en fait mis au point le plan d'attaque final, mais le nombre d'otages (plusieurs milliers) et de terroristes (environ 130) fait que l'on dénombre un nombre important de victimes.
- intervention lors de la prise d'otages de l'hôtel Fesch par un commando corse mené par Marcel Lorenzoni en février 1980. Les terroristes se rendent après avoir négocié avec le GIGN.
- libération des otages d'un détournement d'avion au Touquet en mai 1981. Le pirate de l'air, qui voulait obliger le pape à révéler le troisième secret de Fatima, est maîtrisé à mains nues lors d'un assaut-surprise.
- arrestation d'un forcené à Chelles en avril 1982. Celui-ci, surarmé, tirera plus de 2000 cartouches en une journée. Le commandant Prouteau comprend vite que ce forcené n'est pas un forcené ordinaire, puis en engageant des tentatives de négociations, comprend que son but est de défier le GIGN. Dès lors le commandant choisit de ne pas engager ses hommes dans des pièges probables. En soirée, profitant d'un relâchement du forcené et d'une diversion faite en faisant exploser la porte de l'appartement de l'homme, un gendarme maîtrise le forcené à mains nues.
- arrestation de Filipe Bidart, chef du groupe terroriste basque Iparretarrak en février 1988
- libération des otages détenus dans la grotte d'Ouvéa en Nouvelle-Calédonie en mai 1988. L'opération est globalement réussie malgré la mort de 2 militaires de la DGSE et de 19 indépendantistes kanaks.
des membres du GIGN, parfois sous l'autorité du COS, ont participé à des opérations en Bosnie-Herzégovine entre 1992 et 1995, notamment l'arrestation de criminels de guerre.
- en décembre 1994, libération des 164 passagers du vol Vol AF 8969 pris en otages par 4 terroristes du GIA qui projetaient de crasher l'avion sur la Tour Eiffel. Le GIGN donna l'assaut à l'appareil, posé à l'aéroport de Marignane près de Marseille, et parvint à tuer les quatre terroristes et à sauver tous les otages, sans pertes du côté des gendarmes mais neuf blessés à des niveaux divers. L'assaut fut filmé par la télévision, et rendit célèbre le Groupe dans le monde entier. Peu après au GIGN se déroulait la cérémonie fêtant les 20 ans du Groupe, qui fut l'occasion d'un bilan : plus de 650 missions menées, plus de 500 otages libérés, une douzaine de terroristes tués, plusieurs centaines de criminels et de terroristes arrêtés par le GIGN, qui déplore pendant cette période la mort de 5 de ses hommes à l'entraînement et 19 blessés en opération (dont les 9 de l'assaut de Marignane).
- en septembre 1995, le GIGN participe avec l'EPIGN à la traque de Khaled Kelkal dans les forêts entourant Vaugneray près du col de Malval (Rhône). La plupart des hommes du GIGN seront rappelés pour participer à l'opération Azalée aux Comores avant la fin de la traque et c'est l'EPIGN qui met un terme a celle-ci en abattant Khaled Kelkal.
- participation à l'opération Azalée (la libération des Comores) et notamment l'arrestation du mercenaire Bob Denard sous l'autorité du COS en septembre et octobre 1995.
- Le GIGN intervenant sur le Pascal Paolilors d'une intervention contre un forcené à Valaurie dans la Drôme le 23 juin 1997, un membre du GIGN, Jean-Louis Prianon, est tué.
- intervention avec la collaboration du Commando Hubert sur le navire Pascal Paoli de la SNCM en 2005, détourné par des marins syndicalistes du STC.
- le 19 janvier 2007, arrestation d'un forcené retranché chez lui à Gensac-sur-Garonne. Le GIGN essuie des tirs pendant la mise en place du dispositif (20 hommes) qui blessent un membre de l'équipe. Au moment de l'assaut, vers 22h, le forcené ouvre le feu sur le trinôme de tête: il tue le maréchal des logis-chef Frédéric Mortier (35 ans, promu major à titre posthume) et blesse un autre de ses camarades. Il s'agit du deuxième membre du GIGN tué en opération.
- le 11 avril 2008, Opération Thalathine. Déclenchement du plan Piratmer. Intervention lors de la prise d'otage sur le Ponant, navire de luxe, au large de la Somalie. Une partie du GIGN aide à la négociation depuis Marseille, siège de la CMA-CGM, propriétaire du voilier, tandis qu'un commando est projeté sur le navire Var, ainsi que le Colonel Denis Favier. Les trente otages sont libérés et une partie des pirates sont appréhendés par l'Armée Française.
À cela s'ajoutent de nombreuses arrestations de terroristes (basques, notamment du groupe Iparretarrak, corses...) de criminels dangereux, de transferts sensibles de personnes, et d'interventions lors de révoltes en milieu pénitentiaire.
En 2004, le bilan à l'occasion des trente ans du groupe était de plus de 1030 missions, de plus de 970 personnes arrêtées, et 534 otages libérés. À ce jour, et depuis sa création, le GIGN a perdu 2 hommes en mission et 7 en entrainement.
