22 сентября 1935 года Центральный Исполнительный Комитет и Совет Народных Комиссаров СССР издали постановление «О введении персональных военных званий начальствующего состава РККА». 20 ноября 1935 года народный комиссар обороны СССР приказом по личному составу армии за № 2396 присвоил Г.М. Штерну воинское звание «комдив».
В марте 1936 года Г.М. Штерн назначается командиром и военкомом 7-й Самарской кавалерийской дивизии. С большой энергией и усердием он берется за руководство частью. На проходивших в 1936 году маневрах дивизия под его командованием была отмечена командующим Белорусским военным округом командармом 1-го ранга И.П. Уборевичем.
В январе 1937 года комдив Штерн был направлен в «служебную командировку» в Испанию, где в то время шла национально-революционная война. До апреля 1938 года, под псевдонимом «генерал Григорович», он являлся главным военным советником командования республиканской армии. Резиденция Штерна располагалась в Валенсии на улице Альборайя, дом 8. Здесь под его руководством были спланированы все операции против войск мятежного генерала Франко в 1937—1938 годах.
Сразу после прибытия в Испанию Г.М. Штерн принимает участие в Харамской оборонительной операции (6—27 февраля 1937 г.). 6 февраля 1937 года мятежники начали наступательную операцию с целью ликвидировать плацдарм республиканских войск на западном берегу р. Харама, форсировать ее, перерезать коммуникации, связывающие Мадрид с юго-восточными районами страны, и овладеть столицей. Сосредоточив на участке протяженностью в 16 км 30 тысяч человек, около 100 орудий, до 100 танков и 70 самолетов, франкисты нанесли удар из района Пинто в направлении на Арганду.
Небольшие силы республиканской милиции, оборонявшиеся на плацдарме (до двух бригад), не смогли удержать противника и 8 февраля отошли на восточный берег. 10—12 февраля войска мятежников форсировали реку и овладели плацдармом на восточном берегу Харамы до 8 км по фронту и 2—3 км в глубину.
Республиканское командование разгадало замысел врага и перебросило к месту прорыва части регулярной Народной армии. Они перешли в наступление и не позволили мятежникам развить успех. 18 февраля республиканские войска нанесли контрудары, сосредоточив главные усилия на южном участке харамского плацдарма противника. До конца февраля в этом районе продолжались упорные бои, носившие характер встречного сражения. 28 февраля 1937 года обе стороны перешли к обороне. Благодаря исключительной стойкости и высокой активности войск Народной армии удалось сорвать попытку мятежников и интервентов отрезать Мадрид от юго-восточных районов страны и овладеть столицей.