Основана как казачий городок Григорьевский не позднее 1672 года[2]. Станица относилась ко Второму Донскому округуОбласти Войска Донского (до 1870 года - Земля Войска Донского). Согласно Списку населённых мест Земли Войска Донского 1862 года издания в 1859 году в станице Новогригорьевской имелась 1 православная церковь, проживало 1010 душ мужского и 875 женского пола[3]. Согласно переписи населения Российской империи 1897 года в станице проживало 848 мужчин и 944 женщины, из них грамотных мужчин 409, грамотных женщин 94. В станичный юрт входило 17 хуторов, общая численность населения юрта превышала 7700 человек[4]
Согласно Алфавитному списку населённых мест Области Войска Донского 1915 года в станице проживало 1349 душ мужского и 1409 женского пола, в станице имелись станичное правление, 2 церкви, 2 школы, кредитное товарищество[5].
Станица расположена в степи, примерно в 5 км от правого берега Дона, у подножия Донской гряды, являющейся частью Восточно-Европейской равнине[10]. В пойме Дона сохранились островки пойменного леса. Центр станицы расположен на высоте около 50 метров над уровнем моря[10]. Почвы - тёмно-каштановые, в пойме Дона - пойменные нейтральные и слабокислые[11].
Автомобильными дорогами станица Старогригорьевская связана со станицами Новогригорьевской (6,6 км) и Сиротинской (20 км). По автомобильным дорогам расстояние до областного центра города Волгограда составляет 120 км, до районного центра города Иловля — 47 км[12]. В районе станицы мосты через Дон отсутствуют. Автомобильное сообщение с населёнными пунктами района, расположенными на левом берегу Дона, в т.ч. с районным центром, обеспечивается паромными переправами, расположенными у станиц Новогригорьевской и Сиротинской[10]
