Но, несмотря на невозможность проведения широкой культурно-просветительской работы, даже в рамках воскресных школ, закрытых по распоряжению правительства к концу 1862 года, сплотившиеся вокруг В. Антоновича громадовцы сохранили свое единство и, уже в ограниченном количестве, принимали в эту почти нелегальную организацию новых членов. На рубеже 60–70-х годов XIX века в этой структуре, получившей название «Старой громады», насчитывалось менее полусотни человек. Но все они были одаренными выдающимися учеными, писателями, композиторами, чьи порядочность, талант и преданность делу были вне сомнения.
После окончания университета В. Антонович непродолжительное время учительствовал в средних учебных заведениях Киева. Параллельно, под влиянием М. Максимовича, ставшего его научным руководителем, он сосредоточивается на исследованиях в области украинской истории. Став сотрудником Киевской археографической комиссии, молодой историк обстоятельно прорабатывает архивные материалы и старинные акты. Их изучением он занимался в течение всей своей творческой жизни.
Результатом этой кропотливой работы стало 8-томное издание «Архива Юго-Западной России» (1863–1902) — собрания документов, относящихся к истории Правобережной Украины XVI–XVIII веков. В каждом из публиковавшихся томов В. Антонович помещал обстоятельные научные статьи и комментарии. За десятилетия работы с новыми, открывавшимися и обрабатывавшимися источниками, он написал множество исследовательских работ по истории казачества, гайдаматчины, крестьянства, шляхетства, мещанства, церкви и духовенства Украины.
После защиты в 1870 году магистерской диссертации «Последние времена казачества на правом берегу Днепра» В. Антонович становится доцентом Киевского университета. Защита докторской диссертации «Очерк истории Великого княжества Литовского до смерти в. кн. Ольгерда» позволила ему в 1878 году стать профессором кафедры российской истории в том же университете. При этом почти два десятилетия, с 1863 по 1882 год, Владимир Бонифатьевич работает главным редактором изданий, выпускавшихся Киевской археографической комиссией, в деятельности которой он играл ведущую роль.
Его скрупулезность и работоспособность поражают. Основными историческими работами (кроме названных, диссертационных, и многочисленных публикаций научно-популярного плана) считаются: «Исследования о казачестве…» (1863), «О происхождении шляхетских родов Юго-Западной России» (1867), «О городах в Юго-Западной России по актам 1432–1798 годов» (1870), «О крестьянах в Юго-Западной России по актам 1770–1798 годов» (1870), «О промышленности Юго-Западного края в XVIII веке» (1874), «Об унии и состоянии Православной церкви с половины XVII века до конца XVIII века» (1871), «О гайдаматчине» (1876).
Среди исследований В. Антоновича, посвященных истории Киева, следует вспомнить «Сборник материалов для исторической топографии Киева и его окрестностей» (1874), а также обстоятельную статью «Киев, его судьба и значение с XIV по XVI вв.» (1882). В эти же годы В. Антонович плодотворно работает и как этнограф. Вместе с М. Драгомановым издает двухтомник «Исторических песен малороссийского народа» (1874–1875), где самому Антоновичу принадлежат исторические примечания и комментарии.
Научную работу В. Антонович сочетал с общественной деятельностью фактического руководителя «Старой громады». Прикрытием для ее работы служили различные вполне легальные объединения и научные общества Киева, прежде всего чрезвычайно авторитетное Общество Нестора-летописца (создано по инициативе В. Антоновича, занимавшего пост его председателя в 1881–1887 годах), Юго-Западное отделение Российского географического общества (основанное в Киеве в 1873 году), Археографическая комиссия, в которых Владимир Бонифатьевич неизменно играл одну из важнейших ролей.
«Старая громада» развернула научную, литературную, художественную и просветительскую работу, поддерживая связи с родственными ей по духу украинскими «громадами» других городов (Чернигова, Полтавы, Харькова, Одессы, Петербурга), но держалась в стороне от политических акций и связей с общероссийским народовольческим движением. Убийство 1 марта 1881 Александра II, который уже принял решение о введении в России конституционной монархии, всколыхнуло всю страну. В условыях усиливающейся реакции заниматься общественной работой становылось все труднее.
Члены «Старой Громады» начали системное изучение разных аспектов и проявлений жизни украинского народа, ее истории и современного состояния, природы и производительных сил. Наиболее плодотворные исследования проводились под руководством В. Антоновича на кафедрах Киевского университета, а также в открытом в 1873 году Юго-Западном отделении Российского географического общества. Активное участие в его работе принимали историки и этнологи (М. Драгоманов, А. Лазаревский, И. Лучицкий), экономисты (Н. Зибер), правоведы (А. Кистяковский), филологи (П. Житецкий), специалист по статистике А. Русов, антрополог Ф. Вовк, выдающийся композитор, собиратель народных песен и мелодий Н. Лысенко, писатель, драматург и актер М. Старицкий и другие представители творческой интеллигенции: С. Подолинский, Г. Чубинский, П. Косач, отец великой поэтессы Леси Украинки. Свои взгляды члены «Старой громады» выражали на страницах городской периодики, прежде всего в газете «Киевский телеграф».
Постепенно среди членов организации начали зарождаться идейные расхождения между приверженцами все более разделявшихся направлений: западнического, социалистического (точнее, социал-демократического в современном европейском понимании этого слова) во главе с М. Драгомановым, и национально-культурного, сохранявшего верность идеалам либерального народничества, ведущую роль в котором продолжал играть Владимир Антонович. Намечавшийся раскол усугубился увольнением М. Драгоманова из университета (1875) и изданием в мае следующего года Эмсского указа, содержавшего полный запрет печати на украинском языке.
М. Драгоманов и ряд старогромадовцев (Н. Зибер, С. Подолинский), нацеленных на общественно-политическую борьбу, пусть и ненасильственными методами, выезжают за границу. В. Антонович остается признанным лидером «Старой громады», которая с этого времени приобретает характер сугубо научного и культурно-просветительского объединения киевских национально ориентированных интеллектуалов.
Основным печатным органом громадовцев стал журнал «Киевская старина» (издавался в 1882–1906 гг., потом на его базе был создан журнал «Украша»), при финансовой поддержке меценатов Г. Галагана и В. Симиренко.
Основателем и первым редактором этого издания был киевский либеральный историк Ф. Лебединцев. Журнал публиковал основательные статьи по украинской истории, этнографии, археологии, литературоведению, освещал жизнь и творческий путь ведущих украинских писателей и мыслителей (Г. Сковороды, И. Котляревского, Т. Шевченко). В «Киевской старине», кроме В. Антоновича, регулярно печатали свои исследования Д. Багалий, М. Драгоманов, О. Ефименко, В. Иконников, А. Крымский, А. Лазаревский, Ф. Лебединцев, И. Лучицкий, И. Франко и многие другие — практически все передовые гуманитарии Украины последней четверти XIX века. Печатались в нем и российские авторы, в частности известный писатель Н. Лесков, долгое время живший в Киеве.
К этому времени окончательно определяются идейно-мировоззренческие позиции В. Антоновича, его взгляд на характер исторического процесса. Содержанием истории, по его мнению, является не развитие государственных структур, тем более не политические перипетии, а народная жизнь во всем многообразии ее проявлений. В этом отношении В. Антонович вполне следовал тому направлению, начало которому положил Н. Костомаров. Поэтому задачей историка является изучение жизни народа в его развитии, при особом внимании к узловым моментам эволюционного пути. Подчеркивая самобытность истории, общественных и культурных форм украинского народа, В. Антонович относил начало его формирования как отдельного целого к концу XIII — началу XIV веков.