Budapesten született, apja evangélikus lelkész volt. Két évig az ELTE bölcsészkarán magyar-német szakra járt, majd tanulmányait félbeszakítva a Színház- és Filmművészeti Főiskola rendező-operatőr szakára iratkozott be, és itt is szerzett diplomát 1968-ban. A Mafilm rendező-operatőreként évekig Jancsó Miklós munkatársaként dolgozott, tőle tanulta a szakma „eleganciáját”, a magatartást, műveltséget, hozzáállást. Jancsóval később is több filmet készítettek együtt, ő fényképezte egyebek között a Nekem lámpást adott kezembe az Úr Pesten (1999), az Utolsó vacsora az Arabs Szürkénél (2000), a Kelj fel komám, ne aludjál (2002) és A mohácsi vész (2004) című Jancsó-alkotásokat.

Grunwalsky Ferenc operatőr, Jancsó Miklós rendező és Pintér Georg operatőr az Anyád! A szúnyogok című film forgatása szünetében a Citadellán, 1999-ben (forrás: MTI Fotó: Kovács Tamás)

Maga fényképezi filmjeit, melyeknek nemegyszer forgatókönyvírója is, történetei emberi, történelmi viszonyokat bogoznak. Számos rövidfilm után, 1975-ben készítette első nagyjátékfilmjét, a Vörös rekviem az 1931-es biatorbágyi merénylet után kivégzett kommunista Sallai Imréről és Fürst Sándorról szólt. Rendezőként jegyezte 1984-ben az Eszmélést, amely a századfordulón követi egy félárva parasztfiú sorsát, majd 1989-ben a bűnügyi témájú Kicsi, de nagyon erős című drámát, valamint az 1999-es folytatást, a Visszatérést, kendőzetlenül mutatva be a kegyetlenséget a magyar valóságban, mindkét film gyilkosságba kényszerülő vagy menekülő emberekről szól. Legszemélyesebb filmje, az 1992-es Goldberg-variációk a trilógia záró darabjaként is felfogható, a megrázó alkotás egy öngyilkosságot elkövetett kamasz szüleinek a temetés utáni napját meséli el. Ladányi Andrea táncművésszel két filmet is forgatott, az Éjféli maratont 2001-ben, a Táncalakot egy évvel később, utóbbi a Magyar Filmszemlén elnyerte a legjobb látványért járó díjat.

Werkfotó a Vörös requiem forgatásáról, 1975 (forrás: MTI Fotó/Keleti Éva)

A magyar film vizuális nyelvének egyik megújítójaként számon tartott alkotó saját bevallása szerint operatőrként szabadabban érzi magát. Az új technikák egyik legmerészebb felhasználója, így alkalmazta a hordozható videokamerát, amellyel az 1970-es évek közepén Párizsban találkozott. Ő az a magyar operatőr, aki eddig a legtöbb alkalommal nyert a filmkritikusok évenkénti szavazásán. Szomjas György rendezővel jegyzik egyebek között a Könnyű testi sértés (1983), a Falfúró (1985), a Könnyű vér (1989), a Roncsfilm (1992), a Gengszterfilm (1999) és A Nap utcai fiúk (2007) című filmeket, valamint a Keleti szél: A film című dokumentumfilmet (2010).

Nevéhez több sikeres rövidfilm és tévéjáték rendezése is fűződik. Ő volt az Örökbefogadás című film egyik forgatókönyvírója, az alkotásért Mészáros Márta a Berlini Filmfesztivál történetében első rendezőnőként kapta meg 1975-ben a fődíjat, az Arany Medvét. Az operatőr-rendező 2003 és 2009 között a Magyar Mozgókép Közalapítvány kuratóriumának elnöke volt, e tevékenysége mellett nem rendezhetett, csak operatőrként dolgozhatott. Korábban tanított a Színház- és Filmművészeti Egyetemen, és részt vett a Magyar Filmszemlék megszervezésében. Színészként is láthattuk a Szevasz, Vera! (1967), az Idő van (1986) és a Tiszta lap (2002) című filmekben. 

Grunwalsky Ferenc nyitóbeszédet mond a 39. Magyar Filmszemlén (forrás: MTI Fotó/ Beliczay László)

A sokoldalú művész fotóiból 1995-ben az Ernst Múzeumban Danadiák címmel rendeztek kiállítást, 1999-ben a Ludwig Múzeumban Test-Tér című mozgás-fotó-mozgáskép projektjét mutatta be. Tavaly ősszel a Magyar Művészeti Akadémia (MMA) 100 magyar dokumentumfilm (1936-2013) című sorozatában Anyaság című alkotását is levetítették, a Bakáts téri templom rendezte Itt a Földön is... fesztivál keretében vetítették Ikonosztáz című filmsorozatát, amely Károli Gáspár, Szenczi Molnár Albert, Bornemissza Péter és a gályarab prédikátorok szövegeire épít.

Művészi munkásságát 1989-ben Balázs Béla-díjjal, 1997-ben érdemes művész címmel ismerték el. A Kossuth-díjat 2004-ben vehette át mint „a filmszakma egyik legkreatívabb egyénisége, aki a magyar valóság különös területeit dolgozta fel, hosszú éveken át a magyar film vizuális nyelvének megújítójává vált; a videotechnika filmszerű alkalmazásának magyarországi úttörője, egyik kidolgozója”. 2010-től a Széchenyi Irodalmi és Művészeti Akadémia tagja, s ugyanebben az évben ítélték neki a magyar mozgókép mestere címet, kiemelkedő művészi alkotó tevékenységén túl a szakmai közéletben végzett áldozatos munkájáért is.