За зв'язки з харківським гуртком народницької організації «Чорний переділ»і поширення забороненої літератури Грабовський у 1882 р. був заарештований і виключений із семінарії. Перебуваючи під наглядом поліції, він до квітня 1885 р. проживав у Пушкарному, безрезультатно намагаючись знайти роботу, а після зняття нагляду переїхав до Харкова, де працював коректором газети. Тут він поновив революційну діяльність.
У листопаді 1885 р. Грабовського забрали до військової служби. Місце дислокації піхотного полку (м. Валки поблизу Харкова) давало йому змогу не втрачати зв'язків з підпільною народницькою організацією. Проте невдовзі його чекало переведення до Туркестанського військового округу. Саме тоді жандармерії вдалося розкрити його участь в розповсюдженні відозв народників. В Оренбурзі Грабовського заарештовують, повертають до Харкова й ув'язнюють. На початку 1888 р. він був засуджений на п'ятирічне заслання до Сибіру.
Під час перебування у в'язниці Грабовський написав ряд поезій, окремі з яких у переробленому вигляді увійшли пізніше до його першої збірки. Тут була також створена поема «Текінка».
У цей час молодий поет пише вірші російською мовою: «Друзьям»(поширювався у списках серед політичних засланців), «Из путевых заметок», поему «По Сибири. Из живых впечатлений»(1888, не закінчена).
У дорозі до місця заслання Грабовський знайомиться з членом народовольської організації Н. К. Сигидою. Бути разом їм довелось недовго: Сигиду відправили до жіночої в'язниці на Кару (де вона загинула восени 1889 р.), а Грабовсько»го — на поселення в Балаганський округ Іркутської губернії. Поет назавжди зберіг у пам'яті образ цієї прекрасної жінки, мужньої революціонерки, вірного товариша, присвятивши їй ряд віршів.
На місці відбування покарання у зв'язку з репресіями самодержавства проти політичних засланців Грабовський та його товариші пишуть відомий протест «Русскому правительству». Ця акція стала причиною ще одного — третього — арешту письменника. З серпня 1889 по березень 1892 р. він перебував у іркутській губернській в'язниці.
Час перебування в іркутській в'язниці був переломним для літературної творчості Грабовського. Діставши від знайомих деякі відомості про літературне життя в Галичині, він зав'язує листування з І. Франком, надсилає вірші у галицькі часописи (перші його твори з'явились друком у «Зорі»за 1890 р.). Водночас поет розпочинає велику перекладацьку роботу (переклад першої глави «Євгенія Онєгіна»О. Пушкіна, фрагментів «Фауста»Гете, віршів народовольця П. Якубовича та ін.). На цей період припадає написання поеми «Бурятка»(1891).
Разом із товаришами Грабовський був засуджений на поселення у найглухіших місцях Східного Сибіру. З кінця 1893 до кінця 1896 р. поетові довелося жити у Вілюйську та населених пунктах Вілюйського округу, звідки він надсилав у Галичину свої оригінальні й перекладні віршові твори, статті й нариси. Це дало можливість підготувати і видати у Львові збірки П. Грабовського «Пролісок»(1894), «Твори Івана Сурика»(1894, переклади), «З чужого поля»(1895, переклади світової поезії), «З півночі»(1896, оригінальні поезії та переклади). На засланні Грабовський, використовуючи спогади тутешніх очевидців, написав нарис-життєпис про Чернишевського («Житє і слово», 1895).
Поетичні твори Грабовського є його найвагомішим внеском в українську літературу, проте ними не обмежувалась діяльна участь поета в літературному процесі 90-х рр, У галицьких виданнях друкувалися його нариси, статті, замітки, які торкаються різноманітних проблем тогочасного громадського і культурного життя на Україні, в Сибіру та Галичині («Лист до молоді української», «Коротенькі вістки з Сибірі», «Дещо в справі жіночих типів», «Дещо до свідомості громадської», «Дещо про освіту на Україні», «Економічна безвикрутність благословенної Полтавщини»та ін.). Трагічне життя подруги поета відображено ним у статті «Надія Костева Сигида. Сумна споминка».
Чимало виступів Грабовського присвячено актуальним проблемам літератури. Це біографічні нариси про видатних діячів російського літературного й суспільного руху («Микола Гаврилович Чернишевський», «Михайло Ларіонович Михайлов»), спогади про українських письменників («Порфир Кореницький», «Споминки про д-ра В. Александрова»), статті, що містять розгляд творчості Шевченка і Пушкіна та міркування про їх значення («Т. Шевченко в Нижнім Новгороді», «Московські переклади творів Шевченкових», «Тарас Григорьевич Шевченко», «Памяти Т. Г. Шевченко», «К пушкинскому вечеру в народной аудитории»).
Протягом усього творчого життя Грабовський здійснював величезну роботу як перекладач творів світової поезії. У книгах «З чужого поля», «Доля», «З Півночі»(розділ «Переклади»), «Кобза», в підготовленій, але не виданій збірці «Хвиля»(1899) вміщено переклади поетичних творів, які відносяться до 25 літератур світу. Українською мовою завдяки праці Гра^ бовського зазвучали російські билини, твори Державіна, Жуковського, Пушкіна, Рилєєва, Полежаева, Лєрмонтова, Тютчева, Огарьова, Толстого, Курочкіна, Некрасова, Добролюбова, Михайлова, Минаєва, Плещеева, Майкова та ін.
Грабовському належать переклади двох поем Байрона («Шільйонський в'язень»і «Замок Альва»), двох поем Бернса(«ХомаБаглай»(воригіналі — «Том О'Шантер»)та «Старчача гульня*), віршів Шеллі, Теннісона, Лонгфелло, Гете, Уланда, Гейне, Ленау, Фрейліграта, Леопарді, Беранже, Гюго, Дюпона, Барб'є, Метерлінка та ін. Значне місце у перекладах Грабовського займають твори слов'янських і скандинавських поетів. Він мріяв про видання українською мовою творів угорського поета Петефі та італійської поетеси Ади Негрі. Одним з перших на Україні звернувся Грабовський до грузинської ,(Чавчавадзе, Бараташвілі, Церетелі), вірменської (Ісаакян, Туманян), естонської (Лідія Койдула, Крейцвальд) поезії.
У кінці 1896 р. Грабовський отримав змогу виїхати в Якутськ — губернське місто, де життя політичних засланців протікало значно активніше. Тут остаточно були сформовані: збірка перекладів «Доля»(вийшла у Львові в 1897 р.), а також збірка оригінальних і перекладних поезій «Кобза», надіслана Б. Грінченку на Україну і видана в Чернігові 1898 р. Грінченку було надіслано й рукопис перекладів творів українських поетів російською мовою, але вони не побачили світ.
Значну роль в українському літературному процесі відіграла написана Грабовським на засланні стаття «Дещо про творчість поетичну»(«Зоря», 1897). В ній Грабовський аргументовано спростовує теорію «мистецтва для мистецтва», обстоює реалізм мистецтва, прогресивний світогляд як одну з запорук створення справжньої літератури. Розробка проблематики цієї статті своєрідно продовжена Грабовським у листах до Б. Грінченка 1897-1902 рр.
У 1899 р. Грабовський переїжджає з Якутська до Тобольська, якому судилося бути останнім у його житті. Грабовський мешкав ще в кількох сусідніх населених пунктах, проте йому так і не пощастило повернутися на Україну, як він про це мріяв.
Майже весь вільний час поета поглинала низькооплачувана і виснажлива робота. Роки заслання вкрай підірвали його здоров'я, в Тобольську він дуже хворів. Проте й у таких умовах Грабовський не залишав літературної роботи, готуючи до видання зібрання творів. На цей період припадає інтенсивне, цінне з історико-літературного погляду листування Грабовського з Б. Грінченком.
Помер Грабовський 12 грудня 1902 р. у Тобольську, похований, згідно заповіту, поруч із декабристами.
Основні твори: «З чужого поля», «Доля», «3 Півночі», «Кобза».