De gouden periode voor de club waren de jaren tachtig. In 1980 eindigde de club reeds op een zesde plaats. In 1981 bereikte de club voor het eerste de finale om de titel, tegen São Paulo. Thuis won de club met 2-1 dankzij twee goals van Paulo Isidoro. Bij de terugwedstrijd in het Estádio do Morumbi kon Baltazar de enige goal scoren waardoor Grêmio verdiend kampioen werd. In de halve finale daagden voor de wedstrijd tegen Ponte Preta, nochtans geen topclub, 98.421 toeschouwers op in het thuisstadion van Grêmio, een absoluut record. Grêmio verloor de wedstrijd zelfs met 0-1, maar had in Campinas met 2-3 gewonnen. Een jaar later bereikte de club opnieuw de finale, nu tegen Flamengo. Tonho Gil bracht de club in de 83ste minuut op voorsprong in het Maracanã, maar Zico maakte in de 89ste minuut nog gelijk. De terugwedstrijd eindigde op een scoreloos gelijkspel en er kwam een derde wedstrijd. Flamengo-speler Nunes scoorde al in de tiende minuut waardoor Flamengo kampioen werd. In de Copa Libertadores van dat jaar werd de club in de groepsfase uitgeschakeld. Een jaar later was het daar echter wel prijs. Grêmio werd groepswinnaar en bereikte via de tweede groepsfase de finale tegen Peñarol. In Montevideo bracht Tita de score na vijftien minuten al op 0-1, maar Morena kon nog gelijkmaken. In de terugwedstrijd zorgden Caio en César voor een 2-1 overwinning waardoor de titel binnen was en ze zo ook de intercontinentale beker tegen Hamburger SV konden spelen. De wedstrijd werd op 11 december 1983 gespeeld in Tokio. Renato Gaúcho scoorde twee keer, Hamburg slechts één keer. Doelman Mazarópi en de Uruguayaanse verdediger Hugo de León waren de andere helden in de wedstrijd. Hierdoor werd Grêmio voor de eerste en tot dusver enige keer wereldkampioen. Dat jaar eindigde de club in de Série A wel slechts veertiende. Als titelverdediger mocht de club ook in 1984 deelnemen aan de Copa Libertadores en bereikte opnieuw de finale. Echter verloor de club nu tegen Independiente.