Det har krävt en utvidgning av deras rätt att begära ledighet för att ta hand om barnbarn, vilket för närvarande endast gäller i nödsituationer.
TUC beräknar att sju miljoner far - och morföräldrar tillhandahåller regelbunden barnomsorg för ungdomar under 16 år.
Regeringen sade att den utvidgade rätten att begära flexibelt arbete till alla anställda från april 2014.
En separat rapport visar att många av dessa far - och morföräldrar kommer att ha det bättre än nästa generation.
Människor födda på 1960- och 1970-talen kommer att förlita sig på arv för att få bättre pension än sina föregångare, enligt Institutet för skattestudier (IFS).
Den vanligaste orsaken till att far - och morföräldrarna tar på sig barnomsorgssysslor är enligt TUC att låta barnets föräldrar gå till arbetet.
Den sade att undersökningen visade att förvärvsarbetande far - och morföräldrar med större sannolikhet skulle hjälpa till att ta hand om barnbarn än pensionerade far - och morföräldrar.
Följaktligen vill man ha en tydligare rätt att begära obetald ledighet, till exempel en dag fjorton dagar, i stället för att bara kunna be en arbetsgivare om tillfällig ledighet.
"Den informella barnomsorg som miljontals far- och morföräldrar regelbundet tillhandahåller är en av de viktigaste och ohämmade formerna av vård i Storbritannien idag", säger TUC generalsekreterare Frances O'Grady.
"Den barnomsorg som mor- och farföräldrarna tillhandahåller gör det möjligt för mammor och pappor att arbeta, sparar pengar på barn- och daghemsavgifter och skapar ett särskilt band mellan olika generationer i en familj.
– Många företag har ännu inte hållit jämna steg med denna trend och tusentals far- och morföräldrar som vill ta hand om sina barnbarn hindras från att göra det. Det är viktigt att den offentliga politiken kommer ifatt behoven hos arbetande mor- och farföräldrar och deras familjer."
En taleskvinna vid avdelningen för företag sade: " Att göra ett flexibelt arbete tillgängligt för alla kommer inte bara att vara till nytta för far - och morföräldrarna, utan också göra det möjligt för den större familjen att hjälpa till med ansvaret att ta hand om barnen. Det kommer att ge alla medarbetare möjlighet att bättre balansera arbetet med sitt privatliv."
TUC:s uppmaning kommer samma dag som IFS-rapporten antyder att många av dagens föräldrar förlitar sig på arv för att fortsätta trenden med att ha det bättre ställt än sina föregångare.
Det sades att i jämförelse med de som föddes ett decennium tidigare var lönen inte högre och deras besparingar inte större för dem som föddes på 1960- och 1970-talen, när inflationen togs i beaktande.
De var också mindre benägna att äga en bostad, skulle ha lägre pensionsförmögenhet och skulle sannolikt få en proportionellt lägre statlig pension jämfört med inkomster.
"Sedan andra världskriget har på varandra följande kohorter åtnjutit högre inkomster och högre levnadsstandard än sina föräldrar. Ändå ser inkomsten och rikedomen hos de som är födda på 1960- och 1970-talen inte högre än [de] som kom före dem", sade Andrew Hood, som skrev rapporten.
Som ett resultat av detta sade han att de som föddes på 1960- och 1970-talen skulle få se detta toppas upp av arv, men detta var ojämnt fördelat och tenderade att gynna dem som redan var rika.
Far- och morföräldrar bör ges rätt att begära oavlönad ledighet eftersom de är så involverade i barnomsorg, säger TUC.