5 июля 1937 года с целью отвлечь внимание противника началось наступление республиканцев на вспомогательном направлении. Продвинувшись на 3 км, они были остановлены сильными контратаками мятежников. В ночь на 6 июля началось наступление на направлении главного удара. Сосредоточив на участке шириной 12 км 6 пехотных дивизий, около 100 орудий, 80 танков и 30 бронемашин, республиканские войска прорвали оборону мятежников. Развивая прорыв, пехота и танки республиканцев к исходу 6 июля овладели г. Брунете — важным узлом коммуникаций в тылу противника.
Генерал Франко был вынужден перебросить значительные силы с северного фронта в район Кихорна, Брунете, в результате чего продвижение республиканских частей было остановлено. 24 июля 1937 года противник нанес сильный контрудар в направлении Брунете, Кихорна, заставив республиканцев отойти в северном направлении и перейти к обороне.
В ходе Брунетской операции республиканскому командованию не удалось достигнуть конечной цели. Для решения поставленных задач имевшихся сил и средств оказалось недостаточно. Были допущены просчеты и в организации операции. Участвовавшие в ней войска использовались в одном эшелоне. В состав ударной группировки не было выделено необходимых сил для развития тактического успеха в оперативный. Тем не менее Брунетская операция сорвала планы мятежников и интервентов относительно сроков ликвидации северного фронта, они также были вынуждены отказаться от наступления на южном фронте — в Эстремадуре.
22 октября 1937 года за успешное руководство войсками и помощь, оказанную республиканскому правительству Испании в борьбе с фашизмом, Г.М. Штерн был награжден орденом Красного Знамени.
В конце 1937 года при участии комдива Штерна была разработана и проведена Теруэльская наступательная операция (15 декабря 1937 г. — 8 января 1938 г.). Ее целью была ликвидация теруэльского плацдарма мятежников, дававшего возможность выхода их войскам к Средиземному морю, и срыв готовившегося франкистским командованием наступления на Мадрид.
В наступлении со стороны республиканских войск участвовало 5 корпусов, в том числе части маневренной армии, развернутые на территории так называемого испанского Леванта (восточная часть Испании). К операции привлекалась почти вся авиация, 135 орудий, 92 танка и 60 бронемашин. Замысел Теруэльской операции заключался в нанесении трех ударов по сходящимся направлениям, окружении и уничтожении 52-й пехотной дивизии противника, оборонявшейся в Теруэльском выступе.
Скрытно сосредоточив крупные силы, 15 декабря 1937 года республиканские войска перешли в наступление. Внезапности удара благоприятствовали погодные условия: мороз достигал —20° С, видимость ухудшали непрерывные метели.
Прорвав оборону мятежников, части республиканцев при поддержке авиации в результате 2-дневных боев смогли их окружить. Используя две дивизии, республиканцы создали внешний фронт окружения, на котором перешли к обороне. Продолжая наступать остальными соединениями на внутреннем фронте, 21 декабря республиканские войска ворвались в Теруэль. Мятежники оказывали яростное сопротивление и удерживали центр города. Стремясь помочь окруженному гарнизону Теруэля, генерал Франко перебросил к городу 6 пехотных дивизий. К исходу 31 декабря 1937 года мятежникам при поддержке авиации удалось прорвать оборону республиканцев на внешнем фронте и выйти на подступы к Теруэлю. Но смелые и решительные действия правительственных войск не позволили мятежникам соединиться с окруженным гарнизоном.
Республиканское командование под руководством комдива Штерна, введя из резерва 5-й армейский корпус (2 пехотные дивизии), смогло отразить удар противника. Наступление франкистов на внешнем фронте было остановлено. Одновременно правительственные войска продолжали штурм Теруэля. Ведя упорные уличные бои, они медленно продвигались к центру города. Крупные здания, где засели франкисты, были взорваны. Республиканские войска, преодолев сопротивление мятежников, 7 января 1938 года вынудили их сдаться. Победа в Теруэльской операции подняла международный авторитет республики, боевой дух ее армии, привела к равновесию сил республиканцев и мятежников. Генерал Франко был вынужден перебросить крупные силы под Теруэль и на время отложить очередной штурм Мадрида.
19 февраля 1938 года народный комиссар обороны СССР приказом по личному составу армии за № 0157/п присвоил Г.М. Штерну воинское звание «комкор». В апреле 1938 года Григорий Михайлович был отозван из Испании и вернулся в Советский Союз. Его ждали заслуженные слава и почет. Кроме двух орденов за «испанскую командировку» ему было вручено удостоверение депутата Верховного Совета СССР первого созыва. Еще в декабре 1937 года избиратели Чечено-Ингушской АССР оказали ему доверие, избрав в Совет Национальностей.
Но долго находиться в Москве Григорию Михайловичу не пришлось. В апреле 1938 года его ждало новое ответственное назначение — возглавить штаб Особой Краснознаменной Дальневосточной армии. Обстановка на данном направлении была очень сложной. Японская военщина вынашивала планы по захвату советского Дальнего Востока и готовилась претворить их в жизнь.
29 июля 1938 года японские войска вторглись на советскую территорию у озера Хасан и заняли высоту Безымянная. Но подошедшая рота 40-й стрелковой дивизии и резервная группа пограничников смогли отбить высоту у противника. В 3 часа утра 31 июля 1938 года японская 19-я пехотная дивизия внезапно атаковала наши подразделения и после ожесточенного 4-часового боя захватила важные в тактическом отношении сопки Заозерную и Безымянную.
31 июля 1938 года были приведены в боевую готовность Приморская армия и Тихоокеанский флот. К месту конфликта были переброшены 32-я стрелковая дивизия и 2-я механизированная бригада, которые поступили в распоряжение командования 39-го стрелкового корпуса. В тот же день в штаб корпуса с группой командиров прибыли начальник штаба фронта комкор Г.М. Штерн и заместитель народного комиссара обороны армейский комиссар 1-го ранга Л.З. Мехлис.
После ознакомления со сложившейся обстановкой в районе боевого конфликта комкор Штерн доложил Военному совету Дальневосточного фронта, что части 39-го стрелкового корпуса три дня находятся в движении по одной-единственной, к тому же труднопроходимой дороге. Управление ими и снабжение не налажены. 2-я механизированная бригада будет готова к боевым действиям в районе Ново-Киевки во второй половине дня 2 августа, а 32-я стрелковая дивизия — через три дня. Исходя из оценки сложившейся в районе озера Хасан обстановки, комкор Штерн предложил не проводить активных боевых действий по восстановлению границы раньше 5 августа 1938 года.
Однако отдельные части Красной Армии предпринимали попытки сбить японцев с захваченных высот. Так командир 40-й стрелковой дивизии полковник В.К. Базаров принял решение атаковать противника 1 августа. Части дивизии должны были после многокилометрового марша с ходу захватить высоты западнее Хасана и восстановить положение на границе. Но подразделения дивизии, совершив тяжелый марш, вышли к месту предполагаемой атаки только к вечеру 1 августа. Прибывший тогда же на командный пункт дивизии комкор Штерн приказал перенести наступление на 2 августа.
2 августа 1938 года прибывший в район конфликта командующий фронтом маршал В.К. Блюхер одобрил действия комкора Штерна. Он отдал приказ командованию армии и корпуса о сосредоточении войск, упорядочении их тыла и снабжения и проведении наступательных действий. Японские войска, захватившие высоты в районе озера Хасан, спешно их укрепляли и превращали в сильные опорные пункты. Атаки советских войск 2—3 августа севернее и южнее озера Хасан успеха не имели, так как японцы к тому времени смогли закрепиться и получить значительное подкрепление.
3 августа 1938 года народный комиссар обороны К.Е. Ворошилов потребовал от Военного совета фронта немедленно ликвидировать многоначалие в управлении войсками в районе боевых действий. Он назначил комкора Г.М. Штерна командиром 39-го стрелкового корпуса, приказав ему подготовить операцию по разгрому противника в районе Хасана и восстановлении государственной границы. В состав корпуса вошли 32-я, 39-я, и 40-я стрелковые дивизии и 2-я механизированная бригада со средствами усиления.
4 августа комкор Штерн произвел переброску, перегруппировку войск и их пополнение боеприпасами. В тот же день народный комиссар обороны потребовал от командира 39-го стрелкового корпуса ускорить подготовку операции по разгрому японских войск, вторгшихся на советскую территорию. «Высота Заозерная, — указывал нарком, — должна быть в наших руках при всех условиях».
К 5 августа в районе боевых действий у озера Хасан советская группировка войск насчитывала более 15 тысяч человек, 237 орудий,
