21 июля 1937 года за успешное руководство войсками и помощь, оказанную республиканскому правительству Испании в борьбе с фашизмом, Г.М. Штерн был награжден орденом Ленина.
Летом 1937 года сторонники мятежного генерала Франко предприняли попытку устранения командования республиканской армии и советских специалистов. 18 июля 1937 года на командном пункте собрались испанские командиры и наши советники. Фашисты в этот день предприняли попытку провести генеральное контрнаступление на Мадрид. После совещания многие из командиров почувствовали себя плохо. К вечеру стало плохо и Г.М. Штерну. Врачи установили острое отравление. Анализ показал — мышьяк. Всего было отравлено 22 человека. Как оказалось, все они завтракали в отеле «Гайлорд». К счастью, врачи сумели оказать всем квалифицированную помощь и избежать смертельных исходов.
Проходившая в Советском Союзе в 1937—1938 годах волна арестов среди военачальников Красной Армии обошла стороной находившегося в Испании Г.М. Штерна. Оторванный от советской действительности и погруженный в боевые действия, Григорий Михайлович не высказывал даже тени сомнения в справедливости производимых арестов. Вот как это описывает в своих мемуарах Герой Советского Союза, адмирал флота Н.Г. Кузнецов: «Вспомнилось, как главный военный советник Г.М. Штерн вызвал меня из Картахены в Валенсию. Я вошел к нему в кабинет и не услышал обычных шуток. Григорий Михайлович не сказал даже своего излюбленного "Салуд, амиго", только молча протянул мне телеграмму из Москвы. В ней сообщалось об аресте М.Н. Тухачевского, И.П. Уборевича, И.Э. Якира и других крупных военачальников. То были люди, стоявшие у руля Вооруженных Сил... Григорий Михайлович Штерн был хорошо знаком со всеми, кто упоминался в телеграмме. Он долгое время работал в Москве, встречался с ними и на службе, и во внеслужебной обстановке. Я видел, что он поражен не менее меня. Мы были в кабинете вдвоем. Штерн рассказывал о Тухачевском и Якире, которых знал особенно хорошо. Он высоко оценивал их деятельность в годы гражданской войны, их роль в строительстве Вооруженных Сил. Так что же произошло? Штерн только пожимал плечами, но не высказывал никаких сомнений в правильности ареста»{3}. Григорий Михайлович не мог и предположить, что через несколько лет и сам станет «врагом народа»...
В июле 1937 года при участии комдива Штерна была разработана и проведена Брунетская наступательная операция республиканских войск (5—27 июля 1937 г.). Ее целью было окружение и разгром мадридского корпуса мятежников. Республиканское командование рассчитывало ослабить нажим противника на северном фронте и сорвать готовившееся им наступление на юге. По плану предполагалось нанести два встречных удара в общем направлении на Брунете. Главный удар должны были нанести 2 корпуса из района северо-западнее Мадрида, вспомогательный — из района юго-восточнее Мадрида в направлении Навалькарнеро.