Осенью 1922 года Старинов окончил за год двухгодичный курс Воронежской школы военно-железнодорожных техников и был направлен в железнодорожный полк в Киев. Полк восстанавливал разрушенную в годы войны железнодорожную сеть. Вдоль железных дорог, вблизи населенных пунктов находилось большое количество неразорвавшихся боеприпасов. Пользуясь любой возможностью, Старинов изучает устройство различных типов взрывателей, делает первые опыты по выплавлению взрывчатого вещества (ВВ) из бомб и снарядов. «Уже в то время, — пишет Илья Григорьевич, — я впервые задумался над созданием портативных мин для подрыва вражеских эшелонов... простых, надежных, удобных, безотказных». В этом тезисе Старинов сформулировал задачу, которая в то время еще не была решена нигде в мире. Противопоездные мины — «адские машины», которыми пользовались инженерные войска всех стран, — были громоздкими и ненадежными. Увлечение молодого военспеца минным делом стало делом его жизни. Его замечает начальство и командирует в приграничную полосу для составления планов разрушения железнодорожной инфраструктуры на случай войны. Весной 1930 года Старинов был переведен в ГРУ ГШ. В качестве инструктора преподавал основы диверсионной тактики группам китайцев, поляков, работникам компартий западноевропейских стран, в т.ч. А. Марти, П. Тольятти. В начале 1930-х годов в западных приграничных округах развернулась работа по подготовке кадров для партизанского движения в возможной будущей войне, строительство укрепрайонов, партизанских баз, велась закладка тайников с оружием и снаряжением (в т.ч. на территории сопредельных государств). Старинов организовал лабораторию, где разрабатывались образцы специальных диверсионных мин. Так, разработанная им тогда «угольная мина» очень эффективно использовалась в годы Великой Отечественной войны. Мина маскировалась под куёок угля и подбрасывалась в угольные бункеры паровозов. Попадая оттуда в паровозную топку, она взрывалась и выводила паровоз из строя.
В 1933 году Старинова перевели служить в Москву в Наркомат обороны и он поступил на учебу в Военно-транспортную академию. Еще в 1929 году Старинов познакомился с Д.М. Карбышевым. В 1934 году
Карбышев занимал должность начальника кафедры Академии им. Фрунзе. После разговора со Стариновым о минах различного назначения и минах замедленного действия, массовое изготовление которых предлагал Старинов, Карбышев рекомендовал ему написать на эту тему диссертацию.
В мае 1935 года он окончил железнодорожный факультет Военнотранспортной академии РККА и был назначен заместителем военного коменданта станции Ленинград-Московский»25
.Утром 18 июля 1936 года в Испании начался военный мятеж, руководимый генералом Франко. Активную помощь франкистам оказывали фашистские Италия и Германия, направлявшие в Испанию для помощи мятежникам как боевую технику и снаряжение, так и воинские подразделения.
Советский Союз не афишировал свой помощи, но он также направил в Испанию своих военных советников.
В 1936 году во время событий в Испании спецотделение РУ Штаба РККА решает проверить эффективность диверсионных действий и принципы боевого применения диверсионных групп типа «сапёрномаскировочных взводов» в боевых условиях на фронтах Испании, куда направляются офицеры специальной разведки РУ Штаба РККА и командиры «сапёрно-маскировочных взводов».
Опыт борьбы в Испании, в которой приняли участие многие советские специалисты по организации партизанской борьбы, показал высокую эффективность органов специальной разведки. В их рядах были Х.Д. Мамсуров, Н.И. Щелоков, В.А. Троян, Н.К. Патрахальцев, Х.И. Салнынь, И.Г. Старинов.
Об отправке советских «добровольцев» в Испанию вспоминает сын Н.И. Щелокова Иван Николаевич:
«В самом начале лета 1936 года моего отца Щелокова Николая Иосифовича в звании старшего лейтенанта направили в командировку в Испанию. Правда, в то время назывался он «добровольцем». Командировка эта была секретной, и он не имел права даже нам, своим самым близким людям, сказать, где он будет находиться. Для нас была придумана «легенда» о том, что он отправляется на два года на Дальний Восток, и даже дал почтовый адрес: «Москва, почтовый ящик-19». Мама всему этому поверила. Однако уехал отец почему-то в Одессу. Еще тогда меня, маленького пацана, учившегося в 6 классе, заинтересовал такой необычный путь на Дальний Восток. Поэтому я спросил у матери: «Мама, какой дурак будет ехать на Дальний Восток через
Одессу?» В наших газетах тогда много писали о Гражданской войне в Испании. И я сказал об этом матери. На что она сказала: «Ваня, не твое дело, как папа поедет на Дальний Восток». А через некоторое время к нам пришло письмо, которое отец успел черкнуть в Одессе и бросил в почтовый ящик. В письме было коротко сказано: «Не волнуйтесь, дорогие, я еду в И......»