В 1928 году Г. Сыроежкин был командирован в Якутию, где японские агенты из числа бывших белогвардейцев готовили вооруженное восстание с целью создания марионеточного правительства и отделения Якутии от СССР. Благодаря успешной контрразведывательной операции, проведенной Сыроежкиным и его подчиненными, заговор был ликвидирован.

… Имена заговорщиков чекистам были хорошо известны, однако жили они в прекрасно охраняемых торговых факториях. Свой оперативный отряд Сыроежкин разделил на несколько групп, чтобы операцию по задержанию заговорщиков провести одновременно. Сам он с помощником и проводником-якутом направился в факторию, где укрывался руководитель заговора — бывший кадровый офицер царской и колчаковской армий штабс-капитан Шмидт. Представившись ревизором Потребсоюза и предъявив соответствующие документы, Григорий начал знакомиться с делами фактории. На третий день, попросив Шмидта проводить его до околицы, Сыроежкин, обладавший огромной физической силой, арестовал его.

В 1929 году вспыхнул вооруженный конфликт на Китайско-Восточной железной дороге (КВЖД), кратчайшим путем связывавшей Сибирь с Дальним Востоком. Сыроежкин был направлен в Бурятию, где возглавил оперативный отряд по борьбе с местными бандитами. Одновременно чекисты совершали рейды по тылам китайских войск.

В 1930–1931 годах по просьбе монгольских коллег Сыроежкин участвовал в операциях против банд в Ойратии, на севере Монголии.

В 1932 году коллегия ОГПУ наградила Сыроежкина именным оружием. В том же году, как имеющий большой опыт борьбы с белогвардейским подпольем, он получает назначение на ответственную работу в Белоруссию, где руководит ликвидацией подпольных националистических организаций. За проявленное мужество награждается золотыми часами.

После Белоруссии Г. С. Сыроежкин получает новое назначение, на этот раз — в Ленинград. Там он участвует в контрразведывательных операциях по ликвидации созданных германской разведкой ряда шпионских и террористических групп. Эти группы действовали под прикрытием нескольких германских коммерческих представительств. При проведении оперативных мероприятий Сыроежкин выезжал по линии ИНО ОГПУ в Германию, Норвегию, Финляндию и Швецию для проведения встреч с агентурой. В Хельсинки, например, он провел конспиративную встречу с одним из бывших руководителей Кронштадского мятежа Степаном Петриченко, который подробно информировал разведчика о военных приготовлениях на финско-советской границе.

В 1936 году Г. С. Сыроежкину за «особые оперативные заслуги и боевые подвиги» было присвоено звание майора госбезопасности, что соответствовало воинскому званию генерал-майора.

В 1936 году в Испанском Марокко вспыхнул фашистский мятеж. Вскоре мятежникам удалось высадиться на территории Испании, и в стране началась гражданская война. Со всего мира в Испанию на помощь республиканцам спешили добровольцы. Среди них были и советские чекисты, в том числе будущие герои Советского Союза С. Ваупшасов, К. Орловский, Н. Прокопюк, А. Рабцевич.

Григорий Сыроежкин написал три рапорта на имя руководства НКВД, прежде чем получил разрешение на отъезд в Испанию.

Используя свой богатый оперативный опыт, Сыроежкин, являвшийся сотрудником резидентуры НКВД, занимается подготовкой специальных партизанских и диверсионных групп республиканской армии для ведения борьбы в тылу франкистов. По его инициативе были созданы партизанские отряды, батальоны, бригады. Осенью 1937 года они были объединены в знаменитый 14-й специальный корпус, который осуществлял боевые операции на всех фронтах вплоть до окончания гражданской войны в стране.