Grégory Lemarchal grandit en Savoie auprès de ses parents et de sa soeur cadette, Leslie. 
A 20 mois seulement, le bambin souffre de difficultés respiratoires. Les examens révèlent qu'il est atteint d'une maladie incurable : la mucoviscidose. 
Il passe une enfance heureuse. Grégory Lemarchal devient même champion de France de rock sauté à 14 ans et s'illsutre au basket-ball. Son père est en effet entraineur de basket professionnel. 

A 16 ans, Grégory Lemarchal fait sa première apparition à la télévision en participant à Graines de star, sur M6. Il fait ensuite la première partie d'Hervé Vilard, par exemple, sur Grenoble. En 2003, Le jeune chanteur participe à une comédie musicale, pour laquelle il obtient le premier rôle masculine : Adam, dans Adam et Eve : du péché au pardon.

Mais c'est en 2004 que la population française va découvrir le talentueux artiste lorsqu'il participe à la Star Académy, sur TF1. Le 22 décembre de la même année, il remporte la victoire après avoir chanté de nombreux duos avec les grands artistes de l'époque : Serge Lama, Hélène Segara, Laura Pausini, Gilbert Bécaud, Patrick Bruel... 

Le succès est immédiat pour le jeune artiste qui enregistre son premier disque : Je deviens moi. Grégory Lemarchal enchaîne alors les tournées avec la Star Academy, les représensations sur scène, et travaille activement sur son second album au début de l'année 2007. On se souvient notamment des titres tels que Restons amis, Le lien, Recevoir, Tu prends, Je rêve, et De temps en temps, chanson écrite en hommage à Karine Ferri, sa compagne de l'époque.

Début avril 2007, l'état de santé du jeune homme se dégrade. Il est plongé dans un coma artificiel le 29 avril 2007 dans l'attente d'une greffe des poumons. Malheureusement, Grégory Lemarchal décède le lendemain, 30 avril 2007, à 13H, à 23 ans seulement. 
Le combat contre la mucoviscidose débute alors pour la famille du chanteur et Karine Ferri. En juin 2007, l'association Grégory Lemarchal est lancée pour récolter des dons. Plusieurs émissions de télévision sont programmées dans le même but, notamment avec des émissions spéciales Star Academy.  En 2008, l'album posthume du chanteur sort dans les bacs : La Voix d'un ange. Plus d'un million d'exemplaires sont vendus.

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