В 1913 избран действительным членом ИАХ. В 1913–1918 входил в состав Попечительского Совета Третьяковской галереи, в 1918–1925 являлся ее директором, провел реэкспозицию. После Октябрьской революции 1917 был членом Всероссийской коллегии по делам музеев и охраны памятников искусства и старины. В 1918 стал организатором и первым директором Центральных государственных реставрационных мастерских (ныне — ВХНРЦ им. И. Э. Грабаря). С 1920 преподавал реставрационное дело в МГУ (до 1946).

В 1919–1920 инициировал экспедиции с целью изучения и реставрации древнерусских памятников. Был неоднократно командирован в Западную Европу и США для налаживания культурных связей.

В 1922 картины Грабаря экспонировались на Первой русской художественной выставке в галерее Ван Димена в Берлине, в 1924–1925 — на выставке русского искусства в Нью-Йорке, в 1929 — на выставке современного искусства Советской России в Нью-Йорке, Филадельфии, Бостоне, Детройте. В 1923 выступил одним из членов-учредителей Московского художественного общества, в 1927 вошел в Общество московских художников. В 1928 был удостоен звания заслуженного деятеля искусств РСФСР.

В 1936 в Государственной Третьяковской галерее состоялась первая персональная выставка художника, приуроченная к 25-летию его творческой и научной деятельности, за ней последовала выставка в ГМИИ им. А. С. Пушкина в 1939. В 1937 портрет С. А. Чаплыгина работы Грабаря был отмечен почетным дипломом на Всемирной выставке в Париже. С 1937 преподавал в Московском государственном художественном институте (до 1943). В 1943 был назначен на должность директора Всероссийской Академии художеств и Института живописи, скульптуры и архитектуры им. И. Е. Репина, где вел также монументальную и живописные мастерские. В 1943 избран действительным членом Академии наук СССР, в 1947 — Академии художеств СССР. В 1944 организовал НИИ истории искусств АН СССР, который возглавлял до конца жизни. В 1956 удостоен звания Народного художника СССР.

Ретроспективные выставки произведений Грабаря прошли в 1971–1972 в Москве, Ленинграде, Киеве, Кракове, Варшаве, в 2001 в Москве (Государственная Третьяковская галерея).

Грабарь — один из наиболее значительных русских живописцев первой половины ХХ века, выдающийся общественный деятель и историк искусства. Он был одним из первых последователей импрессионизма в России, в дальнейшем на протяжении всего творчества придерживался импрессионистических принципов. Художник писал картины непосредственно с натуры, без подготовительного этюда и рисунка, уделял большое внимание передаче свето-воздушной среды, изменчивости состояний природы. Колорит его произведений, как правило, светлый и свежий. Художник редко смешивал краски на палитре, добиваясь необходимого оптического эффекта наложением на холст отдельных мазков чистого цвета, благодаря чему создавалось впечатление вибрации воздуха. Наибольший интерес в художественном наследии мастера представляют пейзажи и натюрморты. Обращался также к портрету, работал в области книжной и журнальной графики.

Произведения Грабаря находятся во многих музейных и частных собраниях, в том числе в Государственной Третьяковской галерее, Государственном Русском музее, ГМИИ им. А. С. Пушкина и других.