Але, попри неможливість широкої культосвітньої роботи (бо до кінця 1862 р. розпорядженням уряду були закриті навіть недільні школи), громадівці, очолювані Антоновичем, зберегли єдність і вже в обмеженій кількості приймали до своєї напівформальної організації нових членів. На межі 60—70-х років XIX ст. у структурі, яка дістала назву "Стара громада", налічувалося близько півсотні осіб. Всі вони були відомими вченими, письменниками, композиторами, чиї порядність, талант і відданість справі не підлягали сумніву.
По закінченні університету Антонович учителював у середніх навчальних закладах Києва. Водночас під впливом М.Максимовича, свого наукового керівника, він зосереджувався на дослідженнях з української історії. Ставши співробітником Київської археографічної комісії, Володимир Боніфатійович почав докладно вивчати архівні матеріали й давні акти. Цим він займався і все дальше життя.
Результатом цієї копіткої роботи стало восьмитомне видання "Архива Юго-Западной России" (1863—1902) — зібрання історико-архів-них документів Правобережної України XVI—XVIII ст. У кожному з опублікованих томів Антонович уміщував докладні наукові статті й коментар. За десятиліття роботи з новими історичними джерелами, особисто знайденими й вивченими, він написав безліч науково-дослідних робіт з історії козацтва, гайдамаччини, селянства, шляхти, міст і міщанства, церкви й духовенства України.
Після захисту в 1870 р. магістерської дисертації "Останні часи козацтва на правому березі Дніпра" Антонович стає доцентом Київського університету. Докторська дисертація "Нарис історії Великого князівства Литовського до смерті в. кн. Ольгерда" дала йому змогу в 1878 р. очолити кафедру історії, а згодом стати професором і обійняти посаду декана історико-філологічного факультету в тому ж університеті. Майже два десятки років (1863—1882) він був головним редактором видань Київської археографічної комісії, її діяльності якої відігравав провідну роль.
Його скрупульозність і працездатність вражають. До основи його історичного доробку (крім названих дисертаційних праць і численних науково-популярних публікацій) належать: "Дослідження про козацтво..." (1863), "Про походження шляхетських родів Південно-Західної Росії" (1867), "Про міста в Південно-Західній Росії за актами 1432—1798 років" (1870), "Про селян у Південно-Західній Росії за актами 1770—1798 років" (1870), "Про промисловість Південно-Західного краю у XVIII столітті" (1874), "Про Унію і стан Православної церкви з половини XVII століття до кінця XVIII століття" (1871), "Про гайдамаччину" (1876).
Серед досліджень Антоновича з історії Києва, варто згадати "Збірник матеріалів для історичної топографії Києва і його околиць" (1874), а також докладну статтю "Київ, його доля і значення з XIV по XVI століття" (1882). Антонович плідно працював і як етнограф. Разом із М.Драгомановим він видав двотомник "Історичні пісні малоросійського народу" (1874—1875), до якого написав історичні примітки й коментар.
Наукову роботу Антонович як фактичний керівник "Старої громади" поєднував із громадсько-культурною діяльністю. Прикриттям для цього слугували різноманітні легальні об'єднання й наукові товариства Києва, насамперед дуже авторитетне серед освіченого люду Історичне товариство Нестора-літописця, створене за ініціативою Антоновича й очолюване ним у 1881—1887 рр., Південно-Західне відділення Російського географічного товариства (засноване в Києві 1873 р.), Археографічна комісія та ін. В усіх цих організаціях Антонович відігравав провідну роль.
"Стара громада" розгорнула наукову, літературну, художню і просвітницьку роботу, підтримуючи зв'язки з рідними за духом українськими "громадами" інших міст (Чернігова, Полтави, Харкова, Одеси, Петербурга), але трималася осторонь політичних акцій і зв'язків із російським революційно-народницьким рухом, що, набираючи силу впродовж 70-х, ініціював 1 березня 1881 р. вбивство Олександра II, який уже прийняв рішення про введення в Росії конституційної монархії. В умовах посилення реакції займатися громадською роботою ставало важче.
Члени "Старої громади" вивчали різні аспекти і прояви життя українського народу, його минуле й сучасність, природу і продуктивні сили України. Найсерйозніші дослідження проводилися під керівництвом Антоновича на кафедрах Київського університету, на відкритому 1873 р. Південно-Західному відділенні Російського географічного товариства. Активну участь у його роботі брали історики й етнологи (М.Драгоманов, О.Лазаревський, І.Лучицький), економісти (М.Зібер), правознавці (О.Кістяківський), філологи (П.Житецький), фахівці-статистики (О.Русов), антропологи (Ф.Вовк), а також видатний композитор, збирач народних пісень і мелодій М.Лисенко, письменник, драматург і актор М.Старицький, інші представники київської патріотично настроєної інтелігенції (С.Подолинський, Г.Чубинський, П.Косач — батько великої поетеси Лесі Українки). Свої погляди й переконання члени "Старої громади" оприлюднювали на шпальтах міської періодики, насамперед у газеті "Киевский телеграф".
Поступово усередині організації почали зароджуватися суперечності між прихильниками прозахідного, соціалістичного (точніше, соціал-демократичного — в сучасному розумінні цього слова) напряму на чолі з М.Драгомановим та національно-культурного, що зберігав вірність ідеалам ліберального народництва, провідну роль у якому продовжував відігравати Антонович. Загроза розколу збільшилася зі звільненням М.Драгоманова з університету (1875) і виданням у травні наступного року Емського указу про цілковиту заборону друкування літератури українською мовою.
М.Драгоманов та інші старогромадівці (М.Зібер, С.Подолинський), орієнтовані на суспільно-політичну боротьбу, хоч і ненасильницькими методами, виїхали за кордон. Антонович залишився визнаним лідером "Старої громади", яка, втім, набула характеру власне наукового і культосвітнього осередку київських національно орієнтованих інтелектуалів.
Старогромадівці згуртувались навколо щомісячного журналу "Киевская старина", заснованого 1882 р. (виходив до 1906-го, коли на його основі був створений україномовний журнал "Україна") за фінансової підтримки меценатів Г.Галагана і В.Симиренка.
Засновником і першим редактором "Киевской старины", що фактично стала друкованим органом "Старої громади", був київський ліберальний історик Ф.Лебединцев. Журнал публікував ґрунтовні статті з української історії, етнографії, археології, літературознавства, висвітлював життя і творчий шлях українських письменників і мислителів (Г.Сковороди, І.Котляревського, Т.Шевченка та ін.). У "Киевской старине", крім Антоновича, друкували свої науково-популярні розвідки Д.Баталій, М.Драгоманов, О.Єфименко, В.Іконников, А.Кримський, О.Лазаревський, Ф.Лебединцев, І.Лучицький, І.Франко та багато інших — практично всі передові гуманітарії України останньої чверті XIX ст. Друкувалися тут і російські автори, зокрема відомий письменник М.Лєсков, який довго жив у Києві.
На той час остаточно визначаються ідейно-світоглядні позиції Антоновича, його загальний погляд на історичний процес. Змістом історії, на його думку, є не розвиток державних структур, тим паче не політичні перипетії, а народне життя в усьому розмаїтті соціокультурних проявів. Антонович продовжив напрям, започаткований М.Костомаровим. Завданням історика він вважав вивчення життя народу в його розвитку, з особливою увагою до ключових моментів на шляху еволюції. Він наголошував самобутність історії, суспільних і культурних форм українського народу, і визначай початок його формування як етнічної окремішності кінцем XIII — початком XIV ст.
Для пояснення історичних явищ Антонович замість "народного духу", що презентував концепцію романтиків (наприклад, кирило-мефодіївців), висуває на перший план особливості природного середовища й історичного контексту. При цьому він уважно ставиться до антропологічних, психофізичних, господарських, культурно-побутових особливостей народу. Тоді подібна зміна в науконо-світоглядних підходах до розуміння минулого відбувалась і в Німеччині, і в Австро-Угорщині, і в Росії.
В останній період життя Антонович дедалі більше уваги приділяв археологічним дослідженням Правобережжя. Діяльність на цьому тере-ні підсумована у працях "Розкопки в землях древлян" (1893), "Археологічна карта Київської губернії" (1895) і "Археологічна карта Волинської губернії" (1902). З його ініціативи в Київському університеті було створено зразкові археологічний і нумізматичний кабінети. На відміну від багатьох тодішніх археологів, він дивився на матеріали розкопок насамперед як на джерело історичних реконструкцій: відтворення господарства, способу життя й побуту давніх епох. Саме Антонович започаткував на батьківщині традицію історичних реконструкцій давнини, спираючись на синтез, взаємодоповнення писемних, археологічних і антропологічних матеріалів.
До кінця життя наукові заслуги Антоновича були визнані повною мірою. Його обрали членом-кореспондентом Російської академії наук. Останні роки життя учений працював у Ватиканському архіві, де знайшов чимало матеріалів з історії України.
Величезною є заслуга Антоновича у справі виховання когорти видатних українських істориків. Серед його численних учнів бачимо М.Грушевського, Д.Багалія, П.Голубовського, М.Довнар-Запольського, а також сина Володимира Боніфатійовича Дмитра — мистецтвознавця й культуролога, а також політика передреволюційної та революційної доби. Його талант науковця вповні розкрився вже в еміграції, у Празі.
Антонович і його учні (яких іще називають "київською школою" істориків кінця XIX—початку XX ст.) заклали потужне наукове підґрунтя всьому кращому, що було створено українською історичною наукою аж до 30-х років XX ст. Сам Антонович брав участь майже в усіх значних суспільно-культурних починаннях і проектах тодішнього Києва, багато друкувався в міських часописах.