Как пишет С. В. Журавлев, «в этот период Семёнов использовался командованием РККА на закордонной работе, в военных кругах белой эмиграции, строившей планы вооружённого свержения большевистской власти. Для советской разведки он оказался уникальным приобретением. Используя репутацию непримиримого врага большевиков и старые связи в среде эсеров и анархистов, Семёнов добывал ценнейшую информацию. Ему принадлежит заслуга в пресечении активной деятельности „Русского политического комитета“ и лично Бориса Савинкова, с которым Жорж был знаком с дореволюционных времён. В одном из донесений Семёнов сообщал: «Ввиду сложившихся у меня отношений с Савинковым, придавая некоторую важность его организации, я счёл необходимым ознакомиться с положением дел в ней. (Далее излагались подробности их личной встречи в Варшаве.)
   Авторитет у командира Центрального боевого отряда, организовавшего столь удачные акции против верхушки РКП(б), был огромен. Воодушевившись обрисованными им возможностями, Савинков поручил Семёнову подготовку терактов против советских лидеров и даже выделил на эти цели крупную сумму, дал ему явку в Гельсингфорсе и познакомил с начальником 2-го отдела польского генштаба полковником Матушевичем. Семенов и его жена и коллега по разведработе Наталья Богданова, отправившаяся с ним на это задание, получили разрешение работать в варшавской пиротехнической школе, где занимались взрывными науками. Задача перед ними была поставлена чрезвычайно серьезная — ни много, ни мало, покушение на «нашу двойку», как писал в те годы Демьян Бедный, — Ленина и Троцкого. Этот теракт должен был парализовать деятельность правительства в момент всеобщего восстания, которое намечалось на 28 августа 1921 года. В этот день савинковские партизанские отряды под командованием Эльвенгрена, Эрдмана-Бирзе, Павловского, Данилова из Польши, Латвии и Эстонии должны были начать наступление, в ходе которого планировалось занять Псков, Полоцк, Витебск, Смоленск, а затем Петроград и Москву, где, как и в Одессе, должны были состояться эсеровские восстания. Обо всех этих грандиозных планах посвященный в них Семенов сообщал в Москву. Ознакомившись с его донесением, Дзержинский счёл его настолько важным, что передал Ленину с просьбой: «т. Ленину. После прочтения прошу мне вернуть. Дзержинский». Другим адресатом экземпляра донесения с такой же припиской стал Троцкий. Таким образом, главный организатор покушения на жизнь Ленина теперь защищал вождя революции.
   Троцкий в справке для Верховного ревтрибунала 1 июля 1922 года так оценил работу Семенова: «1)Реввоенсовет Республики через соответственные свои органы счел возможным дать в свое время т. Семенову столь ответственное и рискованное задание только потому, что на основании всех тщательно собранных сведений пришел к выводу, что т. Семенов искренно порвал со своим антисоветским прошлым и в интересах обороны рабоче-крестьянской республики готов принять всякое, в том числе и самое трудное, ответственное и рискованное поручение. 2) Работа т. Семенова в Польше вполне отвечала заданию и свидетельствовала о личной добросовестности и преданности т. Семенова делу обороны республики. 3) Работа, выполнявшаяся Семеновым, имела военно-конспиративный характер, требовала величайшей осторожности и находчивости и, разумеется, основывалась на введении в заблуждение врагов Советской России, в том числе и Савинкова, как одного из наиболее бесчестных и продажных агентов иностранного империализма. Отсюда совершенно ясно, что завязывание т. Семеновым контакта с Савинковым вполне вытекало из существа данного ему поручения и представляло собой военную хитрость, продиктованную интересами обороны революции (Янсен М. Суд без суда. 1922 год. Показательный процесс социалистов-революционеров. М., 1993. С.209-210.).
   А Семенов, успешно выполнив задание, в конце того же года, через «Данцигский коридор» прибыл в Германию, а оттуда с помощью советской миссии — в Москву.
   В январе 1921 года Григорий Семёнов, продолжавший работать по линии военной разведки, в секретном порядке без прохождения кандидатского стажа был принят в РКП(б) специальным решением Оргбюро ЦК. Это означало официальное прощение прошлого, в том числе участие в подготовке убийства Володарского и покушения на Ленина. Рекомендацию в партию ему дали старые знакомые: секретарь ВЦИК А. С. Енукидзе, секретарь ЦК РКП(б) Н. Н. Крестинский и начальник Политического управления РВС Л. П. Серебряков. Одновременно его официально зачислили в штат Разведупра РККА. Семёнов стал готовиться к выполнению нового задания партии — нанесению решающего удара по недобитым эсерам. Он сел писать книгу «Военная и боевая работа Партии социалистов-революционеров в 1917-18 гг».
   Брошюра была издана в феврале 1922 года, одновременно в Берлине и Москве, тиражом 20 тысяч экземпляров, а опубликована также в берлинской газете «Новый мир» и московской — «Известия». Насыщенная пристрастно подобранным фактическим материалом о деятельности социалистов-революционеров, она получилась убойная в самом прямом смысле — многие из упомянутых в ней люди вскоре сложили голову на эшафоте красного правосудия. Предварялась она письмом в ЦК РКП(б) от 5 декабря 1921 года, в котором Семёнов излагал мотивы написания книги: «разочарование в деятельности эсеров», приход к мысли «о необходимости открыть тёмные страницы прошлого п.с. — р», а так как эсеры представляют собой реальную силу, могущую «сыграть роковую роль при свержении Советской власти», то нужно их разоблачить перед лицом трудящихся. На переписанном варианте рукописи брошюры (в следственных делах по процессу) имеется датированный 3 декабря 1921 г . чернильный автограф: «Читал И. Сталин. Думаю, вопрос о печатании этого документа, формах его использования, и, также, о судьбе (дальнейшей) автора дневника должен быть обсужден на ПБ (Политбюро). И. Сталин» (Фейга Хаимовна Каплан // Фанни Каплан или кто стрелял в Ленина. Сборник документов. Казань, 1995. С.19.).
   С момента выхода «Военной и боевой работы социалистов-революционеров» Семёнов полностью раскрылся как большевистский агент в эсеровском стане. В общем, обезопасился разведчик грамотно, придраться к заказному характеру книги формально было невозможно. Книга произвела эффект разорвавшейся бомбы. Естетвенно, она не способствовала установлению мира между вчерашними соседями по царским тюрьмам и сибирским ссылкам — вражда между большевиками и эсерами вспыхнула с еще большим ожесточением. Едины они были только в отношении к Семенову: автора возненавидели все разом, не только эсеры, но и большевики, которые, как вчерашние подпольщики, воспитанные на жёстких правилах конспирации и взаимовыручки, органически не принимали предательства.
   Этим и объясняется столь нелестный отзыв Виктора Шкловского о Семенове. Шкловский, которого экс-товарищ по партии также не обошёл своим вниманием, быстро сориентировался и сразу после публикации брошюры повторил известный подвиг Ленина — ушёл по льду Финского залива из Петрограда в Финляндию, благо граница в ту пору находилась под Сестрорецком. В письме родственнику от 22 марта 1922 года он, разгневанный, сообщил, что собирается писать книгу о 1918-1921 годах: «борьба с большевиками (подпольная) в противовес, что ли, брошюре Г. Семёнова». И написал. Книга называется «Сентиментальное путешествие», где Семёнов показан в самом незавидном ракурсе — впрочем, вряд ли справедливо, ибо гнев — плохой соавтор.
   Естественно, столь ценного агента не стали бы раскрывать ради сомнительного удовольствия еще больше стравить большевиков и эсеров. Незадолго до выхода (но уже после написания) книги, 28 декабря 1921 года, пленум ЦК РКП(б), после доклада Дзержинского, постановил предать суду Верховного трибунала Центральный комитет партии эсеров, обвинив их в контрреволюционной деятельности, совершении террористических актов против Ленина, Володарского и Урицкого. Этот шаг необходимо было обосновать, и через месяц, 21 января 1922 года, Политбюро ЦК поручило заместителю председателя ГПУ И. С. Уншлихту принять меры, «чтобы известная ему рукопись вышла за границей не позже, чем через 2 недели».
   Вскоре покаянные мемуары Семёнова были напечатаны в Берлине, а 28 февраля, сразу вслед за выходом книги, «Известия ВЦИК» опубликовали информацию о состоявшемся накануне заседании президиума ГПУ, на котором было решено предать открытому суду Верховного революционного трибунала арестованных лидеров социал-революционной партии. Там же было сказано: «ГПУ призывает гражданина Семёнова и всех с. — р., причастных к деяниям этой партии, но понявших её преступные контрреволюционные методы борьбы, явиться на суд над партией социалистов-революционеров».
   Чекистское следствие над эсерами было завершено 21 марта. 23 марта на заседании Политбюро ЦК РКП(б) в присутствии Каменева, Сталина, Троцкого, Молотова, Калинина, Цюрупы и Рыкова, по инициативе ГПУ (докладчик Уншлихт) рассматривался вопрос о подготовке процесса над эсерами. Было решено: «Назначить для фактического начала процесса с. — р. срок не позднее чем через месяц».
   На том же заседании Политбюро по инициативе ГПУ обсуждался и вопрос о книге Семёнова. В ней «раскаявшийся» руководитель эсеровских боевиков приводил сенсационные подробности участия своей боевой группы в убийстве Володарского, покушении на Ленина и подготовке убийства председателя Петроградской ЧК Урицкого. Но, поскольку Урицкого застрелил петроградский поэт Леонид Канегиссер, в партии эсеров не состоявший, Семёнов вынужден был ограничиться рассказом о слежке членов боевой группы за Урицким, а также Зиновьевым и Троцким. Такая откровенная «сдача» бывших товарищей по партии была воспринята основной массой большевиков как действие аморальное. Для подготовки судебного процесса общественное мнение следовало откорректировать. Уншлихт огласил на заседании докладную записку следующего содержания:
   «В связи с брошюрой тов. Семёнова для ряда товарищей, имеющих общее с ним прошлое, а теперь находящихся в наших рядах или работающих фактически как коммунисты, создалось совершенно невыносимое положение. Как в среде, близкой к с. — р., так и в обывательской среде, не способной понять всей глубины переживаний этих товарищей, отношение к ним неизбежно выливается в самой омерзительной форме. Для мещанской психологии они являются авантюристами, убийцами, взломщиками, „тёмными личностями“. Для психологии, связанной с с. — р. работой людей, и для самих с. — р. они к тому же ренегаты, предатели и провокаторы. Для ГПУ моральная чистота побуждений этих т.т. вне сомнения. ГПУ, учитывая невыносимую обстановку, создавшуюся в жизни товарищей, считает необходимым, чтобы в партийной среде они нашли бы полное понимание и нравственную поддержку. Между тем, благодаря слабой осведомлённости партийных масс, а также благодаря наличию в партии элементов с мещанской психологией, уже были случаи, когда вместо поддержки товарищей они встречали такое же отношение, как во враждебной нам или обывательской среде. ГПУ просит ЦК РКП издать специальный циркуляр, разъясняющий обязанности членов партии — выходцев из других партий в отношении борьбы с контрреволюцией, и дающий общие указания об отношении партии к роли Семёнова, Коноплёвой и др. ГПУ просит ЦК РКП применять в отношении мещански мыслящих элементов партии, проявляющих враждебное отношение к б. с. — р., решительные меры».
   По данному вопросу Политбюро постановило: «1. Поручить Оргбюро составить циркуляр, согласно приложению т. Уншлихта; 2. Поручить т.т. Преображенскому и Ярославскому написать статьи относительно Семёнова. О характере и тоне статей переговорить с т. Троцким». Разъяснительная работа была проведена на должном уровне. А Семёнов тем временем готовился к процессу над эсерами, который начался 8 июня 1922 года. На суде «раскаявшиеся эсеры», давшие ценные свидетельские показания, были, в основном, сотрудниками военной разведки. Причём, связаны они были не только ведомственными и партийными, но и семейными узами!
   В своей книге Семёнов подробно рассказал о подготовке покушения на Ленина. «Особое значение я придавал в тот момент убийству Троцкого, считая, что это убийство, оставив большевистскую армию без руководителя, значительно подорвет военные силы большевиков… Покушение на Ленина я расценивал как крупный политический акт…».
   Соратница Семёнова по Регистрационному отделу РВС Юго-Западного фронта Лидия Васильевна Коноплёва в прошлом состояла в Центральной боевой группе ПСР. Ранее она вместе с Семеновым была в архангельской ссылке, затем они оба работали в Петроградском комитете ПСР. В 1920 году она находилась на подпольной работе в Крыму, и с 1921 года, после недолгой работы в Наркомпросе, вновь служила в Региструпре Штаба РККА. Семенов описал, как вместе с Коноплёвой отравлял ядом кураре пули, которыми стреляли в Ленина, на суде Коноплёва это подтвердила. На вопрос, почему же яд не подействовал, оба свидетеля ответили, что не знали о свойстве кураре терять свои качества при высокой температуре. Заключение эксперта, профессора химии Д. М. Щербачёва, о том, что высокая температура не разрушает подобные яды, не было принято во внимание, равно как и протесты ряда эсеров, заявивших о своём незнакомстве с Каплан и отрицавших её членство в их партии. Позже академик Б. В. Петровский, изучавший историю болезни Ленина, подтвердил: никаких отравленных пуль не было — кураре, даже в незначительной дозе, блокирует дыхательный центр; попади в кровь Ильича хоть малая частица яда, он скончался бы на месте. История с кураре сомнительна и, вполне возможно, придумана для усиления драматического эффекта. Впрочем, не стоит забывать, что покушение-то было непридуманным!
   Вообще, касаясь покушения на Ленина, следует сказать, что в нем также участвовали левый эсер Александр Протопопов, участник событий 6 июля 1918 года, арестованный и расстрелянный сразу после покушения, и Василий Новиков, впоследствии неоднократно находившийся в заключении и во время своего последнего следствия в 1937-м сообщивший о своей встрече с Каплан в пересыльной тюрьме в 1932-м, что вызвало безрезультатное расследование.
   Сам Семенов в момент операции находился в подмосковном поселке Томилино. На суде он, Коноплева, а также сотрудничавший со следствием бывший боевик Константин Усов сообщили о готовившемся покушении на Троцкого (Коноплева вместе с Каплан осматривала дорогу, по которой Троцкий ездил на дачу), и подтвердили, что это планировавшееся покушение, так же как и покушение на Ленина, санкционировали эсеровские руководители Абрам Гоц и Дмитрий Донской (те отрицали эти обвинения, но Донской признал факт встречи с Каплан, которую он, по его словам, пытался отговорить от покушения).
   Бывший министр юстиции Бельгии Э. Вандервельде, защищавший эсеров на суде от имени Международного бюро II Интернационала, 25 июня 1922 года писал, что показания Семёнова и Коноплёвой носят такой характер, что «ни один нормальный суд не мог бы принять их во внимание» (не совсем понятно, почему — показания как показания, не считая, конечно, кураре). Так или иначе, все разоблачения Семёнова вошли в обвинительное заключение Верховного трибунала и подвели черту под жизнями их бывших соратников. Кстати, это же обвинительное заключение инкриминировало Семёнову организацию покушений на Володарского и Ленина, слежку за Зиновьевым и Троцким, а также экспроприацию денег на нужды эсеровской партии в разных кооперативах. Верховный революционный трибунал в составе Г. Пятакова, О. Карклина и А. Галкина приговорил Семёнова и Коноплёву также к расстрелу. Но тут же счёл возможным освободить их от «всякого наказания, учитывая полное раскаяние в совершённых преступлениях». 8 августа 1922 года Президиум ВЦИК РСФСР подтвердил судебное решение. Впрочем, поскольку на процесс Семёнов и Коноплёва ходили не столько как на суд, сколько как на работу — без конвоя, с перерывом на обед и ночёвкой у себя дома — приговора они явно не опасались.
   Процесс партии социалистов-революционеров стал в биографии Семёнова переломной точкой. На суде он познакомился с Н. И. Бухариным, выступавшим в качестве официального защитника группы раскаявшихся эсеров, и его женой Эсфирь Гурвич.
   После процесса в жизни бывшего эсеровского боевика начался «мирный» период. Вместе с женой, тоже «раскаявшейся эсеркой» и сотрудницей Разведывательного управления штаба Красной Армии Натальей Богдановой, в прошлом сотрудницей секретариата ЦК ПСР, он был отправлен в бессрочный отпуск. По решению ЦК РКП(б) сентябрь и октябрь 1922 года они пробыли в крымском санатории «по причине усталости и переутомления». По возвращении супруги вселились в комнату № 418 в 1-м Доме Советов (гостинице «Националь). В ноябре Учраспредотдел ЦК направил Семёнова на работу в Главэлектро ВСНХ на должность инспектора при начальнике Главэлектро А. З. Гольцмане. В должности инспектора Семёнов прослужил десять месяцев. В соответствии с мандатом, подписанным Гольцманом 25 ноября 1922 года, он был „уполномочен на всестороннее обследование… всех предприятий электропромышленности, электроснабжения и их руководящих органов“. Наделённый чрезвычайными инспекторскими полномочиями, Семёнов ездил по стране, добросовестно претворяя в жизнь ленинский план ГОЭЛРО.
   Этот документ в то время был важнейшим направлением хозяйственной деятельности советского правительства. Этот план, разрабатываемый с 1918 года, даже называли «второй программой партии». Западными исследователями он был охарактеризован как гигантский по масштабам, монументальный по целям технический проект, символизировавший «исключительные амбиции» Советской власти. Амбиции амбициями, но сама логика технического прогресса выдвигала электропромышленность в число ключевых и наиболее перспективных отраслей и непременным условием промышленного подъема.
   Знаменитые «лампочки Ильича», символ электрификации, на самом деле были американского и немецкого происхождения. Собственного производства ламп накаливания в РСФСР практически не существовало. Так, в 1920 году Советская Россия закупила за границей в 3 раза больше электроламп, чем было изготовлено в стране. Не говоря уже о том, что у нас производились лампы безнадежно устаревшей конструкции, с угольной нитью накаливания. Угольные лампочки светили тускло и служили недолго. Это обстоятельство являлось предметом постоянных насмешек западной прессы: где уж Советам создать современное индустриальное общество, если они не умеют делать даже элементарные бытовые лампочки! Партийное руководство прекрасно понимало, что многочисленные электростанции и плотины будут совершенно ни к чему, если иностранные фирмы вдруг откажутся продавать лампы или вольфрамовую нить накаливания. Такая зависимость от «капиталистического» окружения могла стать роковой, да и влетала в копеечку: один только импорт вольфрамовой нити ежегодно обходился нищей республике в 250 тысяч золотых рублей. Технологию её изготовления крупнейшие производители — американский концерн General Electric и германские AEG и Osram — держали в тайне и отказывались продавать за любые деньги. Значит, технологию надо было получить иным способом — промышленным шпионажем которым не брезговали даже самые развитые промышленные державы.
   7 сентября 1923 года в Главэлектро ВСНХ поступило распоряжение секретаря ЦК РКП(б) В. М. Молотова: «Немедленно, сегодня же, откомандируйте т. Семёнова Г. И. в распоряжение ЦК РКП(б)». Снова потребовался его опыт разведчика, вдобавок разбирающегося в элетротехнике. Семёнов был вновь зачислен в штат Разведотдела Штаба РККА и занялся разработкой операции по получению и переправке из Германии в Москву информации по технологии вольфрамового производства. Операция проводилась совместно военной разведкой и чекистами, координировал её Феликс Эдмундович Дзержинский, а технические задания разведчикам давали руководители советской электропромышленности — уже упоминавшийся Абрам Гольцман, Константин Уханов (будущий председатель Моссовета) и Николай Булганин, будущий председатель Совета Министров СССР.
   Разведка должна была найти и использовать для получения информации рабочих вольфрамовых цехов фирм AEG и Osram. В то время новым, но широко используемым направлением работы Иностранного отдела ОГПУ и агентурного отдела Разведупра РККА стало использование симпатизирующих коммунизму рядовых иностранных граждан. Вербовались они на идейной основе и работали, как правило, бесплатно, иной раз с немалым возмущением отказываясь от предложенного вознаграждения. Идеи коммунизма в то время были чрезвычайно популярны среди рабочего класса западных стран, а особенно в Германии.
   Осенью 1923 года Семёнов прибыл в охваченную революционным брожением Германию. Проработав несколько лет в Европе, он знал французский и немецкий языки, обычаи рабочего населения Германии, что позволило ему легко вжиться в среду берлинского пролетариата. Военный отдел Компартии Германии рекомендовал для вербовки квалифицированных рабочих Юлиуса Хоффманна, трудившегося на AEG, и Эмиля Дайбеля — механика с Osram. Разведупр вышел на них через партийную разведку Коммунистической партии Германии. Товарищи были проверенные, ветераны Первой мировой войны, твердые коммунисты. Семёнов с воодушевлением включился в любимое дело и вскоре тесно сошёлся с Дайбелем. Этого 40-летнего опытного механика он охарактеризовал в своём донесении как «авантюриста, способного на геройский подвиг, человека большой личной храбрости и решительности». Дайбель, в свою очередь, рекомендовал товарищу Жоржу (как на привычный французский манер представлялся Григорий Семёнов) других работников Osram. Слесарь-механик Франц Гайслер и токарь Вилли Кох состояли в нелегальной ячейке КПГ, организованной на заводе параллельно с легальной. Всего через месяц эти новые связи весьма пригодились Семёнову, когда неудавшаяся революция октября 1923-го и последовавшие за нею репрессии против коммунистов вынудили Дайбеля и Хоффмана искать политического убежища в СССР.
   После краткого периода смуты, Жорж Семёнов восстановил агентурные связи с Кохом и Гайслером, которые, будучи членами нелегальной ячейки, уцелели после массовых увольнений коммунистов. 28-летний Кох и 26-летний Гайслер уже привлекались к сбору материалов о вольфрамовом производстве, выполняя отдельные поручения руководителя заводской парторганизации Дайбеля. Теперь они стали работать всерьез. Вилли Кох вспоминал, как в начале 1924 года его вызвали в райком КПГ берлинского района Лихтенберг, где он состоял на партучёте. Секретарь Карл Ковальски, ссылаясь на Дайбеля, объяснил ему суть нового партийного задания и сказал Коху, «чтобы он всё, что касается вольфрамового производства, передавал через одного человека». Встречи с «одним человеком», представившимся необычным для немца именем Жорж, происходили сначала в помещении райкома партии, а затем в более располагающем для задушевной беседы хорошем ресторане. Тут-то Семёнову и пригодилось электротехническое образование. Не вдаваясь в тонкости технологического процесса, он в общих чертах понимал его суть и знал, что спросить и о чем вести разговор. Уточнение же деталей происходило следующим образом: руководители вольфрамовой лаборатории московского кабельного завода формулировали специальные технические вопросы, вызывавшие у них затруднения в процессе исследовательской работы, и передавали их сотруднику Разведупра, затем задание дипломатической почтой пересылалось Семёнову, который знакомил с ним немецких рабочих Osram. Имея доступ к чертежам, образцам и другим секретам производства, те давали Жоржу нужную информацию. Получив таким путём сведения из Германии, советские специалисты двигались дальше в освоении протяжки вольфрамовой нити и прочих технологий, в том числе не только имеющих отношение к электротехнике. Так, в вольфрамовой лаборатории фирмы Osram велись опыты по получению принципиально новых типов сверхпрочных сплавов, изготовлявшихся невиданным доселе методом, позднее названным металлокерамическим. В 1923 году здесь впервые в мире был получен сплав карбида вольфрама с кобальтом, внедрение которого в массовое производство под названием «видиа» произвело настоящую революцию в индустриальном производстве: резцы с такой напайкой обрабатывали деталь в 5-8 раз быстрее стальной! Вскоре тот же самый сплав под названием «победит» появился на советских заводах.
   Разработка молибденовой и вольфрамовой технологий, производившаяся, в том числе, и с помощью разведки, открыло учёным Страны Советов дорогу к новейшим видам брони для кораблей, самолётов и танков — не говоря уж о том, что Московский электроламповый завод вскоре наладил выпуск электрических лампочек. Сам же Семёнов к середине 1924 года изрядно заскучал от кропотливой возни с технической информацией, да и недостаток специальных знаний все больше давал себя знать. Наладив связь и бесперебойную передачу разведданных, оперативный сотрудник Семенов, стал проситься на другую работу. На смену ему прислали высококвалифицированного инженера из вольфрамовой лаборатории кабельного завода, а Семёнова отозвали в Москву.