Rientrato in Italia, iniziò ad affiancare agli incarichi di servizio la collaborazione, su temi per lo più di strategia navale, a prestigiose riviste quali "Rivista marittima" e "Nuova Antologia". Il Gravina si recò in Germania per studiare le nuove tecnologie militari sperimentare in campo aeronautico, di cui poté fare uso come primo ufficiale di marina con mansioni di osservatore d'idrovolanti nella Guerra di Libia, nella quale si distinse guadagnandosi, nel luglio 1912, la promozione a tenente di vascello. Al momento dell'entrata dell'Italia nel primo conflitto mondiale, fu chiamato a far parte dello Stato Maggiore dell'ammiraglio Paolo Thaon de Revel con sede a Venezia. La notte tra il 28 e il 29 maggio 1916, Gravina fu al comando della torpediniera 24 OS, che aveva come pilota Nazario Sauro, e che attaccò la base sommergibili austroungarica di Trieste, dove furono lanciati due siluri che non colpirono i bersagli, ma che danneggiarono il molo e alcuni depositi di carbone. L'impresa, pur avendo registrato un modesto risultato, ebbe benefici sul morale e sulla determinazione dei militari italiani.