В 1901 г. художник решил вернуться в Россию. Он активно занялся живописью и историей искусства, стал членом «Союза русских художников», на выставках которого постоянно экспонировались его пейзажи и натюрморты. Написанные на пленэре полотна Грабаря отличались особой глубиной пространства и своеобразным освещением, при этом их невозможно было упрекнуть в подражании французским мастерам. Его пейзажи жизнерадостны, пронизаны светом и говорят о необычайно эмоциональном восприятии природы. Образцом творчества этого художника может служить выполненное плотным слоем мазков чистых цветов полотно «Февральская лазурь», которое критика назвала «величественным "портретом" березы».
Чтобы зритель смог бросить на будто бы излучающее свет дерево взгляд снизу вверх, Игорь Эммануилович вырыл для работы глубокую траншею в снегу. Там он писал, невзирая на жестокие морозы, рассказывая позднее о переполнявшей его радости от «перезвонов и перекликаний всех цветов радуги, объединенных голубой эмалью неба», которая помогла ему создать обобщенный образ русской природы.
Поселившись в Петербурге, Грабарь вместе с князем Щербаковым основал крупное художественное предприятие «Современное искусство» и организовал ряд выставок японской живописи, работ отдельных художников, прикладного искусства. Вслед за этим Игорь Эммануилович отправился на Север, где изучал старинную деревянную архитектуру. С 1902 г. его полотна выставлялись за границей (Мюнхен, Париж, Рим). Если на начальном этапе своей творческой карьеры Грабарь оставался реалистом, то со временем его работы стали говорить об импрессионистических тенденциях. Позднее он увлекся разрешением технических задач в живописи, став крупнейшим представителем школы пуантилистов в России. Ряд натюрмортов, созданных в это время, передает бесконечное разнообразие и изменчивую игру освещения, красоту материального мира, окружающего человека. В них художник использовал густые рельефные мазки, приемы, близкие к неоимпрессионизму.
Чтобы полностью ощутить то, как Грабарь воспринимал окружавшие его вполне обыденные вещи, стоит посмотреть картину «Хризантемы». Великолепное сияние приглушенно-золотистых цветов, грациозные изгибы их утонченно-прозрачных нежных лепестков наполняют ощущением тепла полотно, выдержанное, в основном, в светлых холодных тонах. Царственные соцветия невольно навевают грусть и ощущение прохладного дыхания осени, заставляют еще раз мысленно попрощаться с летом. Удивляет также мастерство, позволившее передать игру света, прозрачность кувшинов и тонких стаканов, благородную матовость фарфора посуды.
Но деятельная натура Игоря Эммануиловича не позволила ему стать затворником в собственной мастерской. Он начал активно работать как художественный критик, сотрудничая с журналами «Мир искусства», «Старые годы», «Весы», «Нива» и «Аполлон». В статьях Грабаря сказалось воздействие декадентских течений. В 1906 г. (совместно с издателем И.Н. Кнебелем) Игорь Эммануилович выпустил серию монографий о крупнейших мастерах нового русского искусства. Его перу принадлежат вышедшие в составе серии книги об И.И. Левитане (1913 г.) и В.А. Серове (1914 г.).
Грабарь стал также инициатором издания, редактором и автором ряда важнейших разделов первой научной «Истории русского искусства», пять томов которой вышли в свет в 1909-1914 гг. К сожалению, полностью осуществить издание помешала война, но тем не менее оно сыграло значительную роль в деле самоопределения национальной художественной школы, распространения в России научных принципов искусствознания, организации комплексного метода изучения истории искусства, при котором она рассматривалась в тесной связи с общим развитием культуры и общественной мысли. На подготовительном этапе работы над многотомником Игорь Эммануилович всерьез занялся изучением русского искусства XVIII-XIX веков; ему пришлось исследовать архивы в Троицкой башне Кремля, где художник обнаружил много ценных биографических данных об архитекторах Д.В. Ухтомском, Д.И. Жилярди, В.И. Баженове, О.И. Бове. В те же годы Грабарь отошел от живописи и с увлечением окунулся в новое и очень притягательное для него дело – архитектуру. Проявив себя в новом качестве, он смог возродить торжественность классицизма, сочетав его с воздушной архитектурой итальянского Возрождения. Образцом стиля, предложенного Игорем Эммануиловичем, может служить построенный по его проекту в имении наследников врача Г.А. Захарьина комплекс больничных зданий (позже – санаторий) для туберкулезных больных.