После Октябрьского переворота Зиновьев сменил Троцкого на посту председателя Исполкома Петросовета. При нем была окончательно ликвидирована Городская дума, превратившаяся в хозяйственный отдел Петросовета, на городском уровне образовались новые силовые структуры – ЧК и милиция.
Наступление немцев заставило Советское правительство переехать в Москву (март 1918 г.), Зиновьев же остался полновластным хозяином Петрограда. С его именем историки связывают такие «новинки», как «красный террор», национализация частных предприятий, перераспределение жилого фонда, введение «трудовой повинности» и «классового пайка» (размер которого зависел от социального происхождения конкретного гражданина). С весны 1918 г. Григорий Евсеевич возглавлял Союз Коммун Северных областей (СКСО), объединивший все северо-западные регионы России. Правда, уже в феврале 1919 г. СКСО был ликвидирован. Под властью Зиновьева остались лишь Петроград и Петроградская губерния, но эту неудачу он компенсировал, заняв пост председателя Исполкома Коминтерна – т. е. руководителя международного коммунистического движения. В 1918-1919 гг. Петрограду не раз угрожали внешние противники – немцы, финны, эстонцы, англичане, русские белогвардейцы. Последним аккордом Гражданской войны стало восстание моряков-балтийцев в Кронштадте (1921). Это событие послужило толчком для введения новой экономической политики (НЭП), с принятием которой жизнь стала входить в нормальное русло.
Последовавшая в 1924 г. смерть Ленина вдохновила Зиновьева на две инициативы по увековечению его памяти. Первая из них – переименование Петрограда в Ленинград тут же была претворена в жизнь, вторая – установка статуи Ленина на Александрийской колонне, к счастью, так и осталась нереализованной. Претендуя на роль преемника Ленина, Григорий Евсеевич вступил в союз со Сталиным против Троцкого. Больше всего от этого выиграл Сталин, ставший фактическим лидером партии. Пытаясь исправить ошибку, Зиновьев создал «новую оппозицию», но потерпел поражение и был выведен из состава высшего партийного руководства (1926). Некоторое время он пытался удержать за собой Ленинград, однако новый руководитель губернской парторганизации С. М. Киров сумел отстранить его от руководства Петросоветом и заменить своим ставленником Н. П. Комаровым.
В последующие годы Григорий Евсеевич дважды исключался из партии и дважды восстанавливался. После убийства С. М. Кирова сталинская пропаганда объявила, что «идейными вдохновителями» этого преступления являются бывшие вожди «новой оппозиции».
Григория Евсеевича приговорили к 10 годам тюрьмы, а бывший Елизаветград-Зиновьевск переименовали в Кировоград. В 1936 г. Зиновьева судили вторично и расстреляли по делу «Троцкистко-зиновьевского террористического центра».