"En av de största i Uruguays historia, Luis Suarez kommer för att fortsätta sin segerrika resa, denna gång i vår tröja. Välkommen, Luisito", skriver klubben på Twitter.
Kontraktet med Gremio, som kommer från Porto Alegre i södra Brasilien, sträcker sig över två år.
Den 35-åriga anfallaren ansluter till Gremio från uruguayanska Nacional. Där stod han för åtta mål på 14 matcher och vann den uruguayanska ligatiteln.
Suárez var en del av det uruguayanska landslag som slogs ut i gruppspelet i VM i Qatar.
Suárez har tidigare spelat i bland annat Liverpool, Barcelona och Atlético Madrid.
Med Barcelona vann han Champions League 2015 och La Liga fyra gånger.