После Октябрьской революции 1917 года семья Сыроежкиных решила вернуться в родное село Волково, где начался раздел помещичьей земли. Однако крестьянская жизнь не прельщала Григория, и летом 1918 года он добровольно вступает в Красную Армию и становится красноармейцем 6-го Заамурского кавалерийского полка 4-й партизанской армии, которой командовал известный революционер Василий Киквидзе и которая в августе 1918 года была преобразована в регулярную дивизию. Воевал Григорий на Южном фронте, участвовал в героической обороне Царицына. Позже, в своей автобиографии, Сыроежкин скромно отмечал:

«Находясь в составе Красной Армии, участвовал в перестрелках на Южном фронте в районе Елани и в районе станции Мачеха, будучи красноармейцем дивизии Киквидзе (6-й Заамурский полк и особая рота)».

В октябре 1918 года приказом Реввоенсовета была образована 9-я армия, в которую вошла дивизия Киквидзе. С созданием армии был организован и ее реввоентрибунал, в котором вскоре пришлось служить Сыроежкину.

Однажды вместе с группой красноармейцев Григорий отправился в соседний район за фуражом. Документы группы были оформлены неправильно, красноармейцев задержал военный патруль по подозрению в мародерстве и доставил в реввоентрибунал. К счастью, работники трибунала во всем тщательно разобрались и освободили красноармейцев из-под стражи. Григорию и здесь повезло: в трибунале требовался грамотный писарь, и ему предложили эту должность. Работая в трибунале, Сыроежкин получил основы юридических знаний. В декабре 1919 года он был назначен комендантом реввоентрибунала 9-й армии. В том же году вступил в члены РКП(б).

Весной 1920 года следует новое назначение: Сыроежкин был откомандирован на работу в Новочеркасскую чрезвычайную комиссию. Один из коллег Сыроежкина по работе в реввоентрибунале и в Новочеркасской ЧК вспоминал:

«Я не погрешу против истины, если скажу, что в оперативной работе чрезвычайной комиссии он находил полное удовлетворение своим наклонностям. Он был сообразительным, быстрым в движениях, сильным физически. Ему импонировало то, что результаты его оперативной работы получались тут же, сразу и полностью зависели от того, как он построит и приведет в исполнение задуманный им оперативный план».

Однако работа Григория в ЧК длилась недолго. Через четыре месяца его направили следователем в военно-революционный трибунал Кавказского фронта. А в январе 1921 года Сыроежкин был вызван в Москву и назначен следователем Ревтрибунала Российской Республики. Служил в трибунале на различных должностях до августа месяца. В этот же период его направляли в Тамбовскую губернию для подавления антоновского мятежа.

«Антисоветский кулацко-эсеровский мятеж в Тамбовской губернии в 1920—1921 годах получил название по имени главаря мятежа эсера А.С. Антонова.

Антоновщина показала изменения в формах и методах борьбы международного империализма против Советской власти после провала вооруженной интервенции в 1918—1920 годах, была одной из самых значительных попыток осуществления новой тактики классовых врагов против диктатуры пролетариата — тактики “взрыва изнутри”. Международный империализм и внутренняя контрреволюция в условиях перехода Советской республики к мирному строительству рассчитывали использовать колебания мелкобуржуазных слоев, противопоставить крестьянство рабочему классу и свергнуть диктатуру пролетариата.

Мятеж подготавливался партией эсеров еще с 1918 года. Его организаторы поставили задачей свержение Советской власти, создание правительства из представителей партий и союзов, враждебных большевикам, созыв Учредительного собрания, реставрацию буржуазных порядков. В мае 1920 года ЦК партии эсеров дал директиву нелегальному Тамбовскому губкому эсеров об организации кулацких “союзов трудового крестьянства” и проведении широкой антисоветской агитации. Созданные в Тамбовском, Борисоглебском и других уездах “союзы трудового крестьянства” превратились в опорные пункты мятежа.

Главарь мятежа А.С. Антонов в 1905—1907 годах участвовал в эсеровских экспроприациях, 8 лет отбывал ссылку. В 1917—1918 годах был начальником уездной милиции в Кирсанове. Участвовал в контрреволюционном заговоре. В 1918 году скрылся от ареста и приступил к созданию банды.

…Мятеж начался в августе 1920 года в селе Каменка Кирсановского уезда и вскоре распространился на территории Тамбовского, Кирсановского, Борисоглебского, Моршанского и Козловского уездов. С помощью демагогии, обмана, провокаций и принуждения эсерам удалось втянуть в банды часть трудящихся крестьян. В октябре 1920 года в мятеже участвовало 15—20 тысяч человек. В январе 1921 года численность мятежников составляла 50 тысяч человек. В распоряжении так называемого “главного оперативного штаба” мятежников находились две армии в составе 21 полка и отдельная бригада. Мятежники применяли тактику и методы партизанской войны, прибегая к внезапным и скрытым налетам. Перерезав Юго-Восточную железную дорогу, они срывали подвоз хлеба в центральные районы страны, разграбили около 60 совхозов, нанесли огромный материальный ущерб губернии. Ими было убито свыше 2 тысяч партийных и советских работников.

ЦК РКП(б), СНК, лично В.И. Ленин приняли необходимые меры для быстрейшей ликвидации мятежа. В августе 1920 года в Тамбовской губернии было введено осадное положение. ЦК РКП(б) мобилизовал в помощь парторганизации губернии 300 коммунистов из Москвы, Петрограда, Тулы. Совместно с губернской парторганизацией была развернута большая агитационно-пропагандистская и организаторская работа, направленная на изоляцию кулацко-эсеровских элементов.

В январе — феврале 1921 года была резко увеличена численность войск Красной Армии в Тамбовской губернии (32,5 тысячи штыков, около 8 тысяч сабель, 463 пулемета, 63 орудия). В мае 1921 года на борьбу с антоновщиной были направлены М.Н. Тухачевский, И.П. Уборевич, Н.Е. Какурин, Г.И. Котовский и другие военачальники с заданием в месячный срок покончить с бандами. К июню 1921 года основные силы антоновцев были почти полностью уничтожены. Завершающие бои осуществляла группа войск под командованием Уборевича. С 28 мая по 26 июля 1921 года мятежники потеряли 11 тысяч человек убитыми и ранеными. С учетом захваченных во время облав дезертиров, а также добровольно сдавшихся численность антоновцев уменьшилась почти на 37 тысяч человек. В августе 1921 года мятеж был подавлен. Антонов был убит в июне 1922 года».

Во время подавления антоновского мятежа, руководя специальной группой, Григорий Сыроежкин провел успешную совместную операцию с эскадроном, которым командовал будущий маршал Советского Союза Георгий Жуков. Участвовал Сыроежкин и в ликвидации банды Попова в своем родном Балашовском уезде Саратовской губернии.