În anul 1917 a fost numit responsabil al centrului de partid pentru răscoală în raionul Zamoskvorețk al Moscovei. În lunile octormbrie-noiembrie a condus acțiunile militare la Moscova în fruntea bolșevicilor. În anul 1917 a fost numit comisar militar al guberniei Moscova. Folosindu-se de situație a luat sub protecție printr-un document special ("gramotă de pază") colecțiile Muzeului Darwin de la Moscova. În luna martie 1918 a fost numit membrui al Colegiului Comisariatului pentru învățământ din Rusia (prin cumul) și șef al secțiunii școlilor superioare. În lunile noiembrie- decembrie ale anului 1919 a condus acțiunile militare ale armatelor 3 și 5 ale fronului răsăritean ale armeatei roșii cu scopul ocupării armate a orașului Omsk. În timpul trecerii cu asalt a râului Irtâș s-a îmbolnăvit. A fost transportat la Moscova și internat la spital, unde a decedat în noapte dinspre 31 decembrie și 1 februarie 1920. Soția lui Șternberg- Varvara Nikolaevna Iakovleva (1884-1941) a fost de asemenea revoluționară, activist de stat sovietic.