Gorch Pieken studierte Geschichte, Kunstgeschichte und Niederländische Philologie in Köln. 1994 wurde er dort mit einer Dissertation zum Herrschaftssystem und Konfliktverhalten der Niederlande promoviert. Von 1995 bis 2005 arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter und Kurator am Deutschen Historischen Museum. Seit 1999 ist er Autor und Produzent von Dokumentarfilmen für ZDF/ Arte, ARD/ Arte und 3Sat. Von 2006 bis 2011 zeichnete er verantwortlich für die Neukonzeption und den Neubau des Militärhistorischen Museums (MHM) in Dresden. 2011 wurde er Wissenschaftlicher Direktor und Leiter der Bereiche Ausstellungen, Sammlung, Bildung und Forschung am MHM. 2016 wurde er zum stellv. Direktor des MHM ernannt.
Seit April 2018 ist Gorch Pieken für die Kuratierung der Eröffnungsausstellung des Humboldt Labors zuständig.