Urodził się w 1927 r. w Warszawie. W roku 1950 ukończył studia na Wydziale Chemii Uniwersytetu Warszawskiego (praca magisterska: Studia polarograficzne w dziedzinie ukrytych prądów granicznych. Powstawanie i wpływ jonów hydroksylowych w niebuforowanych roztworach). W roku 1955 uzyskał doktorat na podstawie dysertacji Redukcja jonu azotanowego na kroplowej elektrodzie rtęciowej. W roku 1957 otrzymał stanowisko docenta (na podstawie dorobku naukowego - nie było wówczas habilitacji), a w 1965 uzyskał tytuł profesora nadzwyczajnego w Instytucie Chemii Fizycznej PAN. W roku 1973 otrzymał tytuł profesora zwyczajnego. Był kierownikiem Zakładu Fotochemii i Spektroskopii w Instytucie Chemii Fizycznej PAN. W latach 1947-1962 pracował na Uniwersytecie Warszawskim w Katedrze Chemii Nieorganicznej, najpierw jako zastępca asystenta, później jako asystent, starszy asystent, adiunkt i docent. W roku 1957 podjął pracę również w Instytucie Chemii Fizycznej PAN. Od 1962 roku Instytut stał się jedynym miejscem pracy - najpierw na stanowisku kierownika Pracowni Fotochemii, potem kierownika Zakładu Fotochemii i Spektroskopii. Od 1993 r. jest profesorem w Szkole Nauk ścisłych przy PAN w Warszawie.

Zainteresowania prof. Z. Grabowskiego dotyczyły początkowo głównie metod kinetyki, które pozwoliłyby poznać mechanizmy złożonych reakcji elektrodowych, np. redukcji katodowej anionu NO3, elektrokatalizy redukcji szczawianów (z Anną Grabowską); później dołączyły do tego metody stereochemiczne i widmowe. Nową dziedziną było odkrycie wpływu pola elektrycznego nie tylko na kinetykę, ale i na mechanizm reakcji (z Teresą Bartel i Aliną Vincenz-Chodakowską). Prace te znalazły spory oddźwięk i kontynuację w innych laboratoriach. Dalszym przedmiotem prac Laureata stały się wolne rodniki i nietrwałe formy tautometryczne, ich reaktywność - zwłaszcza w procesach przenoszenia elektronu, przenoszenia protonu, asocjacji (z Wiesławą Rubaszewską, z Markiem Kalinowskim). Kontynuacją prac nad wolnymi rodnikami w roztworach są badania wodnych rodników w fazie gazowej metodami rozdzielczej w czasie spektroskopii (z Anną Grabowską, z Robertem Kolosem).

W związku z potrzebą wyposażenia laboratorium w nowoczesną aparaturę, przy permanentnym wieloletnim braku dewiz, kolejnym przedmiotem prac Laureata stała się aparatura elektroniczno-optyczna do badań widmowych, zwłaszcza rozdzielczych w czasie. We współpracy z wybitnymi wynalazcami, zatrudnionymi przy opracowywaniu zupełnie nowych przyrządów - elektronikiem Józefem Koszewskim i optykiem Janem Jasnym - stworzono serię oryginalnych przyrządów, które częściowo, po pokonaniu ogromnych trudności, produkowane były w kraju. Dzięki tej współpracy powstało dobrze wyposażone laboratorium fotochemii, fotofizyki i spektroskopii. Znakomita większość prac poświęcona była badaniu struktury i reakcji organicznych molekuł w stanach elektronowo wzbudzonych. Obok badań stanów tripletowyh, badań równowagi kwasowo-zasadowej w stanach wzbudzonych, stopniowo głównym przedmiotem badań stały się procesy zmian strukturalnych zachodzących w czasie wewnątrzcząsteczkowego przeniesienia elektronu (stany TICT) - wykryte wspólnie z Krystyną Rotkiewicz, badane z Aleksandrem Siemiarczukiem, Jackiem Dobkowskim, Jerzym Herbichem i in.). Powstała aktywna grupa badawcza, do której przyłączyły się liczne pracownie z zagranicy. Ponadto w kręgu zainteresowań Laureata pozostają procesy ewolucji chemicznej poprzedzającej powstanie życia, a szczególnie procesy ewolucji chemicznej w przestrzeni międzygwiezdnej i fotochemia materii międzygwiezdnej.

Jest on autorem lub współautorem wielu publikacji naukowych i artykułów popularnonaukowych, a jego prace są dość regularnie cytowane w literaturze naukowej - 60 do 180 cytowań rocznie. Profesor jest współwłaścicielem dwóch patentów: Z. R. Grabowski, J. Koszewski: Spektrofotometr elektroniczny - patent polski zgłoszony w 1965 r., wynalazek opatentowany również w Niemczech, Francji, Szwajcarii, USA, Wielkiej Brytanii, Włoszech i Japonii; A. Bylina, Z. R. Grabowski, D. Sybilska, J. Koszewski: Sposób spektrofotometrycznej analizy chromatograficznej i urządzenie do tego celu służące - patent polski zgłoszony w 1969 r. Laureat jest członkiem rzeczywistym PAN. Jest członkiem wielu towarzystw naukowych, m.in. Polskiego Towarzystwa Chemicznego, a także Faraday Society (potem Royal Chemical Society). Od 1972 r. jest członkiem European Photochemistry Association, był organizatorem polskiej sekcji EPA i wielokrotnie reprezentował Polskę w Zarządzie tej organizacji. W różnych kadencjach był członkiem rad wydziału lub rad naukowych, m.in. Wydziału Chemii UW, Instytutu Fizyki PAN, Instytutu Chemii Fizycznej PAN. W latach 1990-1992 był członkiem Komitetu Nauki i Postępu Technicznego, w 1992 r. członkiem Zespołu ds. Wydawnictw KBN. W różnych kadencjach był członkiem Komitetów Naukowych PAN. Był opiekunem 24 prac magisterskich na Uniwersytecie Warszawskim, 1 pracy na Politechnice w Stuttgarcie i 1 pracy na Politechnice Warszawskiej oraz promotorem kilkunastu prac doktorskich. Jest współredaktorem wielu czasopism naukowych w Polsce i za granicą. Wielokrotnie był zapraszany przez zagraniczne placówki naukowe, m.in. Churchill College w Cambridge. Prowadził wykłady w Getyndze, Lejdzie, Paryżu, Frankfurcie, Stuttgarcie, Zurychu i Wiedniu. W 1977 r. został wybrany na członka Niemieckiej Akademii Badaczy Przyrody Leopoldina, w latach 1979-1981 był titular member Komisji Fotochemii IUPAC i associate member Komisji Procedur Spektrochemicznych IUPAC.

Prof. Z. Grabowski wielokrotnie był odznaczany i otrzymał wiele nagród, m.in. trzykrotnie Nagrodę Sekretarza Naukowego PAN (1973, 1975, 1979), Nagrodę Marii Skłodowskiej-Curie (1980), Medal Jędrzeja Śniadeckiego (1990), Nagrodę im. Alfreda Jurzykowskiego w dziedzinie chemii (1992). Jest doktorem honoris causa Uniwersytetu we Fryburgu szwajcarskim.