In Petrograd war Peters als Mitglied des Militärischen Revolutionskomitees aktiv an der Oktoberrevolution und ihrer Vorbereitung beteiligt. Insbesondere bereitete Peters Militäreinheiten auf die Revolution vor. Nach der Übernahme der Macht durch die Bolschewiki wurde Peters Mitglied des Tscheka-Kollegiats, Stellvertretender Vorsitzender der Tscheka und Vorsitzender des Revolutionstribunals. Peters war maßgeblich an der Aufdeckung des Lockhart-Plot (nach R. H. Bruce Lockhart) und an der Niederschlagung des Aufstands der Linken Sozialrevolutionäre von 1918 beteiligt. Als Dserschinski wegen des Aufstands zeitweilig zurücktreten musste, übernahm Peters für kurze Zeit das Amt des Vorsitzenden der Tscheka. Als hochrangiges Tscheka-Mitglied war Peters für das immer brutalere Vorgehen der Geheimpolizei mitverantwortlich und in ihre ersten blutigen Operationen verwickelt. Hierzu gehörten die Verfolgung mutmaßlicher Anarchisten in Petrograd und Moskau. Weiter wirkte er an der Liquidierung von Sozialrevolutionären im Gefolge der Niederschlagung ihres Aufstands mit und war an den Untersuchungen zum Attentat Fanny Kaplans auf Lenin sowie am nachfolgenden Roten Terror beteiligt. In einem Artikel in der Zeitung „Utro Moskvy“ vom 4. November 1918 bezeichnete Peters die Terrormaßnahmen als hysterisch.