Весной 1916 года Бокий был вновь арестован по делу Петроградского комитета, освобожден по болезни, а осенью вторично арестован по тому же делу. Снова освобожденный по болезни в декабре 1916 года до решения дела, он вошел вместе со Шляпниковым, Молотовым, Залуцким в Русское бюро ЦК, сыгравшее важную роль в Февральской революции, а сразу после свержения самодержавия возглавил в Русском бюро отдел сношений с провинцией.
С апреля 1917 года, после ликвидации Русского бюро ЦК, и до марта 1918-го Г. И. Бокий являлся членом Исполнительной комиссии и секретарем Петроградского комитета партии. Вместе с другими видными деятелями партии он представлял столичную организацию на Седьмой (Апрельской) конференции и на VI съезде РСДРП(б), а в последующем был непременным делегатом всех партийных съездов. В июльские дни Бокий в составе делегации большевиков от Петроградского комитета вел переговоры с меньшевиками и эсерами.
В октябре 1917 года он стал членом петроградского Военно-революционного комитета. Зиновьев и Каменев выступили против решения о вооруженном восстании. Они попытались заручиться поддержкой Петроградского комитета РСДРП(б), но ПК во главе с Бокием дал им отпор. «Петроградский комитет через своего представителя в ЦК тов. Бокия поднимал свой голос за решительность в действиях», — вспоминал спустя пять лет после этих событий М. Я. Лацис. Г. И. Бокий — участник исторического заседания ЦК 16 октября 1917 года, подтвердившего решение ЦК от 10 октября о вооруженном выступлении. Как секретарь ПК и член Военно-революционного комитета, Г. И. Бокий был одним из руководителей Октябрьского вооруженного восстания.
Во время Брестских переговоров Бокий являлся противником заключения мира на навязываемых Германией условиях и с другими членами Исполкомиссии ПК подписал протест против мира. Позднее он работал сотрудником органа «левых» «Коммунист», а во время мартовского наступления немцев в 1918 году на Петроград Бокий, оставив партийную работу, вошел в состав «Комитета революционной обороны Петрограда».
В марте 1918 года Бокий был назначен на пост заместителя председателя Петроградской ЧК. Как член Военно-революционного комитета он до создания ВЧК занимался подавлением контрреволюции и борьбой со спекуляцией и саботажем, будучи же секретарем Петроградского комитета партии, выступил инициатором создания отряда по оказанию помощи чекистам. Так что переход Бокия в органы ПЧК, казалось бы, вполне закономерен.
Бокий участвовал в создании структур Чрезвычайной комиссии, занимался хозяйственными вопросами, рассмотрением конфликтных ситуаций среди сотрудников. Он стремился быть объективным и на своем месте помог некоторым людям восстановить справедливость — например, разобравшись в деле снятого с поста председателя Гатчинского ЧК Серова, Бокий добился его восстановления в должности.
После убийства Моисея Урицкого 31 августа 1918 года Г. И. Бокий стал председателем Петроградской ЧК и ЧК Союза коммун Северной области. Прошло чуть больше часа после выстрела, оборвавшего жизнь Урицкого, а во все концы Союза коммун Северной области посыпались телеграммы от имени Президиума Петроградского Совета с подписью Зиновьева. В них предписывалось: «Немедленно привести все силы в боевую готовность… организовать повальные обыски, аресты среди буржуазии, офицерства… студенчества и чиновничества… обыскать и арестовать всех буржуа англичан и французов…»
Постановление о «красном терроре» появилось в печати 5 сентября, а расстрелы в Петрограде начались уже 2 сентября. Выполнять эти решения должна была ПЧК во гдаве с Бокием.
6 сентября «Петроградская правда» опубликовала за подписью Бокия такое сообщение ВЧК:
"…Правые эсеры убили Урицкого и тяжело ранили т. Ленина. В ответ на это ВЧК решила расстрелять целый ряд контрреволюционеров, которые и без того давно уже заслуживали смертную казнь.
Расстреляно всего 512 контрреволюционеров и белогвардейцев, из них 10 правых эсеров… Мы заявляем, что, если правыми эсерами и белогвардейцами будет убит еще хоть один из советских работников, нижеперечисленные заложники будут расстреляны".
Среди заложников были великие князья, бывшие министры Временного правительства, представители имущих слоев, генералы и офицеры.
Трусливо-истеричный Зиновьев требовал от ПЧК еще больших оборотов «расстрельной машины». На этой почве и произошел окончательный разрыв Бокия с Зиновьевым, стоявшим за уличные расправы без суда и следствия.
«Знает ли товарищ Зиновьев, к чему приведет такое, с позволения сказать, „правосудие“? — спрашивал Бокий. — Это приведет к бойне! Начнется бесчинство».
Члены президиума поддержали председателя ПЧК.
Этого Зиновьев уже не мог простить. Он начал добиваться смещения Бокия. Е. Д. Стасова пишет в своих воспоминаниях: «Глеб Иванович догадывался, чем это вызвано, но не мог поверить, взять в толк, что партийный товарищ станет использовать свою должность для сведения личных счетов».