A 22 anni si è sposato con Anna Maria: insieme hanno nove figli (cinque femmine e quattro maschi)[2]. È residente a Canali, una frazione di Reggio Emilia.
Ha ricoperto il suo primo incarico istituzionale nel 1999, subentrando in consiglio comunale di Reggio Emilia a Giuseppe Davoli, il quale si dimise perché assunse l'incarico di assessore ai lavori pubblici e ai trasporti nella giunta comunale. Graziano Delrio quindi, primo dei non eletti, prese il suo posto come Consigliere Comunale per il PPI.[2]
È stato membro della Conferenza Stato-Città ed Autonomie locali, presiedendo la campagna nazionale per i diritti di cittadinanza e il diritto di voto per le persone di origine straniera "L'Italia sono anch'io" promossa da una ventina di associazioni della società civile.
Durante il suo mandato da ministro per gli affari regionali si è occupato del "ddl Delrio", che riforma le province italiane: introducendo le Città metropolitane, il trasferimento di alcune delle funzioni delle Province a Comuni e Regioni, la trasformazione degli organi provinciali in enti di secondo grado, l'abolizione dei compensi e l’elezioni dirette degli organi provinciali; approvata tra marzo e aprile del 2014.[10][11]
Sottosegretario alla Presidenza e Ministro dei Trasporti
Dopo le dimissioni di Matteo Renzi da segretario del PD a seguito degli esiti disastrosi alle politiche di quell'anno, alcuni giornalisti di diversi orientamenti politici ipotizzano la candidatura di Delrio come segretario del PD, preferito anche dall'uscente Renzi[21]. Ipotesi smentite da Delrio stesso[21]. In seguito all'annuncio della candidatura alla segreteria nazionale del PD alle primarie di Maurizio Martina, decide di appoggiare la sua mozione.[22]
Passo indietro da Capogruppo e l’elezione al Senato
Verso la fine di marzo 2021Enrico Letta, neo-segretario del Partito Democratico, lancia la proposta di eleggere due donne alla guida dei gruppi parlamentari PD al Senato e alla Camera[23]. Successivamente Delrio decide di lasciare l'incarico di capogruppo PD alla Camera, che ricopriva da tre anni, per appoggiare la proposta di Letta[24]. Il 30 marzo viene succeduto alla guida della Camera da Debora Serracchiani, eletta con 66 voti contro i 24 della collega Marianna Madia.[25]
In seguito all'andamento della invasione russa dell'Ucraina del 2022, Delrio si smarca dalle posizioni atlantiste assunte dal PD e il governo Draghi: "Draghi dovrebbe dire a Biden di abbassare i toni e che l'Italia vuole promuovere un quadro di sicurezza in cui l'Europa sia protagonista, senza delegarlo alla NATO" - "Le parole spese da chi pensa che la pace consista nel piegare Putin, capo di una potenza nucleare, mostrano una grande irresponsabilità. Una guerre nel cuore dell'Europa farà male a noi, nessuno ne uscirà vincitore".[26][27]
Presunta attività di dossieraggio ai danni di Delrio
Il 6 aprile 2016 l'allora ministro Delrio è stato vittima di una presunta attività di dossieraggio, nel corso dello scandalo petrolio in Basilicata. Il suo nome viene tirato in ballo in un colloquio tra Gemelli (ex compagno della dimissionaria ministra Federica Guidi) e Valter Pastena. Dalla conversazione emerge l'idea di ricattare il ministro alle infrastrutture del governo PD con delle foto che ritrarrebbero quest'ultimo con degli esponenti di spicco della mafia a Cutro. Pastena afferma a telefono: Tu non ti ricordi quello che io ti dissi, che c'era un'indagine, quelli che hanno arrestato a Mantova, a Reggio Emilia, i Cutresi, quelli della 'Ndrangheta... Chi ha fatto le indagini è il mio migliore amico, e adesso ci stanno le foto di Delrio con questi.
Delrio, appreso di tale intercettazioni ha affermato: "Voglio sapere se questa attività di dossieraggio è vera oppure no. Voglio sapere se la gente - non solo un Ministro - può fidarsi delle Istituzioni. Poi, se vengo attaccato da un comitato d'affari, beh per me è un onore. È una medaglia da mettere sul petto"; e contestualmente ha presentato un esposto alla Procura di Roma. Sarà poi lo stesso Pastena, interrogato dal procuratore di Roma Pignatone, ad ammettere di essersi inventato tutto.[29]
Nel 2012 era stata la procura a chiamare Delrio, come persona informata dei fatti nell'ambito dell'inchiesta Aemilia, per indagare sulla presenza della 'ndrangheta a Reggio Emilia e i legami con Cutro.[30] Nel 2013 invece erano stati i servizi segreti ad indagare sui legami con la mafia cutrese, in particolare sulla dirigente comunale Maria Sergio che ha ricevuto incarichi fiduciari all'urbanistica affidati direttamente da Delrio durante i suoi due mandati da sindaco.[31] Delrio ha sempre risposto di non sapere niente e non è mai finito tra gli indagati.[32]