Pietro Grasso è entrato in magistratura il 5 novembre 1969. Come prima nomina ha svolto le funzioni di Pretore presso la Pretura mandamentale di Barrafranca (EN) dal 4 maggio 1971 al 29 settembre 1972, data nella quale è stato trasferito alla Procura della Repubblica di Palermo ove per 12 anni ha svolto le funzioni di Sostituto Procuratore. In tale periodo ha diretto innumerevoli indagini, tra cui quella sull'omicidio del Presidente della Regione siciliana Piersanti Mattarella.
Il 10 ottobre 1984 è stato trasferito, a domanda, al Tribunale di Palermo e dal settembre 1985, è stato nominato giudice "a latere" nel maxiprocesso contro la mafia, il cui dibattimento, iniziato il 10 febbraio 1986, si è concluso con la sentenza pronunciata il 16 dicembre 1987, dopo oltre 22 mesi di udienza e 35 giorni di camera di consiglio. Finito il dibattimento, il Procuratore Grasso è stato delegato dal Presidente della Corte d'Assise alla stesura della monumentale sentenza, che, dopo un estenuante impegno di oltre otto mesi, si è concretizzata in un documento di circa 7.000 pagine, raccolte in 37 volumi. Tale sentenza, con la quale sono stati inflitti 19 ergastoli e 2.665 anni di reclusione, è stata positivamente valutata anche dalla pronuncia finale della Corte di Cassazione, che ne ha confermato in via definitiva i punti essenziali.
Nel febbraio 1989 è stato nominato consulente, a tempo pieno, della Commissione parlamentare Antimafia, sotto la Presidenza di Gerardo Chiaromonte, prima e di Luciano Violante, poi. Nel maggio 1991 è stato chiamato dal Giudice Giovanni FALCONE al Ministero della Giustizia ove è stato addetto, presso il Gabinetto, al coordinamento delle attività riguardanti la Direzione Generale degli Affari Penali, con particolare riferimento a tutti i problemi attinenti alla criminalità organizzata ed alla connessa attività di iniziativa legislativa.
Dopo la Strage di Capaci ha sostituito il Giudice Giovanni Falcone come componente della Commissione Centrale per i programmi di protezione nei confronti di testimoni e collaboratori di giustizia.
Dal gennaio 1993 ha fatto parte della Procura Nazionale Antimafia. Dapprima come Sostituto, in collegamento investigativo con la Procura di Palermo, ha collaborato alle indagini che hanno portato alla cattura di Leoluca BAGARELLA, uno dei più pericolosi e spietati boss di Cosa nostra; poi, è stato applicato alle indagini sulle stragi del '93 di Firenze, Roma e Milano.Nel maggio 1999 è stato nominato, dal Procuratore Pier Luigi Vigna, Procuratore Nazionale Antimafia Aggiunto, ricoprendo tale ruolo fino al 5 agosto del 1999, data in cui è stato chiamato a dirigere come Procuratore Capo la Procura della Repubblica di Palermo. Sotto la sua direzione sono state eseguiti 1779 arresti per reati di mafia, catturati 13 latitanti - tra i 30 dei più pericolosi - nonché ottenuti 380 ergastoli e centinaia di condanne per migliaia di anni di carcere (anche sotto l'aspetto delle relazioni tra mafia e politica).Dal 25 ottobre 2005 è Procuratore Nazionale Antimafia ed ha dato impulso e coordinato le più importanti indagini (ha avuto il privilegio di riattivare, attraverso le dichiarazioni di Gaspare Spatuzza, le indagini sulle stragi di mafia del '92-'93) nei confronti delle organizzazioni criminali mafiose nazionali e straniere. Più volte è stato chiamato da organismi internazionali delle Nazioni Unite ed Europei per fornire il suo contributo di esperienza per affinare gli strumenti legislativi di contrasto alla criminalità organizzata transnazionale.L'11 aprile 2006 a conclusione di una strategia investigativa già iniziata quando era a capo della Procura di Palermo si è giunti, dopo 43 anni di latitanza, alla cattura di Bernardo PROVENZANO.Dall'8 gennaio 2013 ha dato le dimissioni dall'ordine giudiziario e come candidato capolista nel Lazio per il Partito Democratico è stato eletto Senatore della Repubblica.
