В то время уже образовалась партия «Народная воля», и Грачевский, так много испытавший и уже вполне определившийся, примкнул к ней. После ареста в 1880 году первой типографии «Народной воли» в Саперном переулке Грачевскому было поручено организовать вторую и вместе с П. С. Ивановской стать во главе ее.
Принятый в члены Исполнительного комитета, Грачевский принимал то или иное участие в политических актах борьбы Комитета против самодержавия и после 1 марта 1881 года, развернув всю свою энергию, являлся одним из самых деятельных ответственных членов партии.
В 1882 году, когда не стало столь многих членов Комитета, Грачевский организовал в Петербурге динамитную мастерскую для приготовления бомб, являясь в ней и руководителем, и работником. Живя по чужому паспорту, он считал себя в то время в полной безопасности и не подозревал, что тайная полиция давно следит за каждым его шагом и по нему прослеживает всех, с кем он находится в сношениях.
В июле последовал единовременный арест как самого Грачевского, так и всех причастных к делу. Грачевский считал себя фактическим виновником гибели своих товарищей, и это послужило для него источником глубочайших страданий. Под суровой внешностью фанатика, революционера и террориста Грачевский скрывал горячее сердце, которому он только не давал воли: простора для этого сердца не было и в самих условиях деятельности. Но теперь, когда эта деятельность кончалась, его любовь к товарищам прорывалась неудержимо, и он испытывал жесточайшие муки, видя гибель целого ряда молодых людей. Эти чувства определили и все поведение Грачевского на суде: безбоязненно заявлял он о себе все, что могло привести к виселице, но вместе с тем все усилия прилагал к тому, чтоб выгородить других участников процесса[26].
В 1883 году в «последнем слове» на суде 17-ти он говорил: «Я прошу смыть с моей души хоть часть той нравственной муки, которую я испытывал в течение 10 месяцев моего заключения и пред которой стушевывается всякая физическая казнь, которую только может придумать человеческое воображение. Никто не причастен к делу об устройстве лаборатории: я действительный и единственный виновник оного и потому прошу Особое присутствие обратить всю тяжесть кары закона на меня одного.
И с тяжестью, великой тяжестью в душе вышел Грачевский из зала суда и понес эту тяжесть в живую могилу — в Алексеевский равелин и в Шлиссельбург, в которые был последовательно заключен после приговора к смертной казни, замененной каторгой без срока.
