Recruté en 1965 par l'Eintracht Francfort pour son match avec l'équipe d'Allemagne amateur, Grabowski a joué quatre matchs avec l'équipe A en 1966 et termine finaliste de la Coupe du monde, battu par l'Angleterre. De 1967 à 1969, Grabowski n'est pas sélectionné en équipe première, mais en 1967, l'équipe espoirs le fait jouer un match. Il fait son retour dans l'équipe A, en février 1970 et participe à sa deuxième Coupe du monde où il finit troisième. Il remporte son premier titre international en 1972, quand l'Allemagne de l'Ouest gagne l'Euro 1972. Sur sa lancée, Grabowski remporte la Coupe du monde de 1974, en battant les Pays-Bas en finale. C'est cette année-là qu'il met un terme à sa carrière internationale, avec un bilan de 44 matchs pour 5 buts, un Championnat d'Europe et une Coupe du monde.