Cын Святослава Всеволодовича Черниговского и Марии, дочери Василька Святославича Полоцкого. В крещении — Пахомий.

В 1180 Всеволод Большое Гнездо вмешался в борьбу за власть в Рязанском княжестве на стороне противников его отца и захватил Глеба в Коломне, после чего Святослав предпринял вместе с новгородцами и половцами поход на Суздаль.

В период великого киевского княжения своего отца (1180-1194) Глеб княжил в Каневе в Поросье. В 1189 он ездил, по поручению отца, к венгерскому королю Беле, а в 1194 удачно воевал с половцами.

В 1205 Глеб получил Белгород, из-за которого позже боролся с Мстиславом Романовичем Смоленским. За последнего вступился Мстислав Мстиславич Удатный, которого Глеб покорностью и дарами склонил к миру.

После смерти в 1215 старшего брата Всеволода Чермного Глеб правил в Чернигове.

Глеб умер в 1217. После его смерти черниговский стол занял следующий по старшинству брат, Мстислав, погибший в битве на реке Калке в 1223.

От брака (c октября 1182) с Анастасией, дочерью Рюрика Ростиславича Киевского, остались сыновья: Мстислав (ум. после 1239), Антоний, Михаил, Анисим, Роман и Иван.

Дочь Евфимия — с 1194 была замужем за византийским имп. Алексеем IV Ангелом (1203-1204). Другая дочь — с 1215 замужем за Владимиром Стародубским.