В 1922 году Ларионов поступил в школу фабрично-заводского ученичества при стеклозаводе. В 16 лет он уже работал мастером-стеклодувом на Смердовском стеклозаводе. Георгий был одним из первых в поселке, кто вступил в комсомол, и вскоре был избран в Устюженский уездный комитет ВЛКСМ.

В 1927 году он учился в областной школе советского и партийного актива в Ленинграде. С детства Ларионов увлекался техникой, и это увлечение не покидало его. По вечерам он учился на рабочем факультете при Ленинградском физико-механическом институте, а днем работал слесарем на заводе «Красная заря» (1928−1931). После окончания рабфака он мог бы продолжить обучение в институте, но его призвали в армию.

С июня 1932 года по январь 1933 года Георгий Петрович учился в военно-авиационном училище, которое окончил с отличием. Затем он был курсантом школы летчиков в Энгельсе (с января 1933 года). В декабре 1934 года его назначили инструктором в военную школу летчиков. В 1938 году он стал командиром звена, а затем — командиром эскадрильи. В 1935 году Ларионова приняли в ряды ВКП (б).

Высокие боевые качества летчика-истребителя проявились в первые же дни советско-финской войны. 14 февраля 1940 года в воздушном бою Ларионов сбил три самолета противника. Его самолет был серьезно поврежден зенитным огнем, но пилот сумел вывести машину из фронтовой зоны и посадить ее на своем аэродроме. Зимой 1939−1940 годов он совершил свыше 120 вылетов.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 21 марта 1940 года Георгию Петровичу Ларионову было присвоено звание Героя Советского Союза.

В июле 1939 года был сформирован 153-й истребительный авиационный полк, куда после окончания боевых действий на финской границе перевели Ларионова.

С ноября 1940 года по 20 апреля 1941 года полк дислоцировался на аэродроме Хелюля.

С началом Великой Отечественной войны полк собрался в Кексгольме, где проходило перевооружение.

16 июля 1941 года во время перелета новых МиГов в Кексгольм, Ларионов едва не погиб, когда его самолет был обстрелян. К счастью, это был огонь своих войск, которые не были оповещены о прибытии группы Ларионова.

В начале июля 1941 года Ларионов в составе группы атаковал транспорт противника в Финском заливе, уничтожив его бомбами и пулеметным огнем.

В ночь с 20 на 21 июля 1941 года эскадрилья Ларионова прикрывала группу штурмовиков, атаковавших один из финских аэродромов. В ходе боя Ларионов сбил один самолет противника, но его истребитель был поврежден зенитным огнем. Ему удалось перетянуть горящий самолет через линию фронта, но посадить его раненый пилот уже не смог.

Георгий Петрович Ларионов погиб 20 июля 1941 года в воздушном бою над Кякисалми.

В память о герое в поселке Чагода установлен памятник, а в Приозерске — обелиск.

Имя Ларионова носит поселок Ларионово в Приозерском районе, улицы в Приозерске и поселке Сазоново Чагодощенского района. Средняя Общеобразовательная школа № 5 города Приозерска также носит его имя.