Grant, 29, gjorde 24 framträdanden för Vale den här säsongen, men flyttar till ABAX Stadium på en två och ett halvt års affär.
Striker Mackail-Smith, 32, har gjort mål endast fem mål på 40 matcher för Luton sedan gå med i klubben i augusti 2015.
Han gjorde 99 mål i 212 matcher för Posh från 2007-2011, innan han återvände för en månad låneformel 2014.
Den skotska internationella har gjort sex framträdanden denna säsong, med tre av dem som kommer i EFL Trophy.
"Tyvärr har vi inte sett det bästa av Craig på grund av hans skador, men med en lång rad spel jag är säker på att han kommer att vara en tillgång," Luton manager Nathan Jones sade.
Posh ordförande Darragh MacAnthony sade på Twitter att Mackail-Smith hade insisterat på att han skulle betala tillbaka sin lön om han inte var lämplig att spela medan på lån.
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida eller besök vår Premier League tracker här.
Peterborough har undertecknat Port Vale Midfielder Anthony Grant för en "sexsiffrig avgift" och Lutons Craig Mackail-Smith på lån till slutet av terminen.