Семенов оказался для советской разведки уникальным приобретением. Внутри страны и на закордонной работе он успешно использует репутацию непримиримого борца с большевиками и старые связи в кругах эсеров и анархистов. Дзержинский высоко ценил работу Семенова.
В начале 1920-х г. Семенов получил задание - принять участие в нанесении решающего удара по вчерашним соратникам по партии эсеров. В соответствии с планом ГПУ ему и Л. Коноплевой, как наиболее авторитетными бывшими функционерам ПСР, отводилась главная роль «могильщиков партии». С этой целью Семенов и написал брошюру, которая была тщательно отредактирована в ГПУ, а затем издана в Германии и стала серьезным фактом стороны обвинения.
Сразу после ее выхода, 28 февраля 1922 г., «Известия ВЦИК» опубликовали информацию о предложении Президиума ГПУ предать суду Верховного ревтрибунала арестованных лидеров ПСР. Характерно, что имя Семенова первым было названо в этом документе: «ГПУ призывает гражданина Семенова (Васильева) и всех с.-р., причастных к деяниям этой партии, но понявших ее преступные контрреволюционные методы борьбы, явиться на суд над партией социалистов-революционеров». Пользуясь «персональным приглашением ГПУ», Семенов и Коноплева явились на следствие и дали разоблачающие показания. Летом 1922 г., в числе прочих обвиняемых, Семенов и Коноплева предстали перед судом по процессу 34 членов ЦК и активистов партии эсеров. По сути дела они вдвоем своими показаниями предопределили судьбу многих обвиняемых.
Во время подготовки процесса возникли проблемы чисто этического свойства. Дело в том, что в связи с книгой Семенова бывшие члены партии эсеров, «теперь находящиеся в наших рядах или работающие фактически как коммунисты», оказались в совершенно невыносимом положении. Как среди эсеров, так и обывателей многие не могли понять «всей глубины переживаний этих товарищей, отношения к ним неизбежно выливаются в самой омерзительной форме. «Для мещанской психологии, - писал Дзержинский, -они являются авантюристами, убийцами, взломщиками, «темными личностями». Для психологии связанных с эсеровской работой людей и для самих эсеров они тому же ренегаты, предатели и провокаторы». Для ГПУ же моральная чистота побуждений этих людей была вне всякого сомнения». Учитывая сложное положение, Дзержинский в обращении ЦКК РКП(б) считал необходимым, чтобы они нашли полное понимание и нравственную поддержку и просил издать специальный циркуляр, разъясняющий обязанности коммунистов в отношении к таким, как Семенов и Коноплева. Сам же председатель старался поддерживать выходцев из других партий, если они зарекомендовали себя безупречной работой. Например, 31 декабря 1921 г. он дал положительный отзыв о Брагинском в Центральную Проверочную Комиссию: «Считаю своим долгом дать свой отзыв о тов. Брагинском, который два последних года работал в ВЧК. За все это время т. Брагинский ценился мною как деловой работник и преданный товарищ. Его бывшее эсерство абсолютно не сказывалось в его работе и не вызывало в процессе его работы подозрений со стороны кого-либо из его сотоварищей и непосредственных его начальников. Партийные свои обязанности он тоже выполнял. Относительно его личности тоже ни разу никто, никогда не возбуждал передо мной каких-либо вопросов. На основании этого я ценил т. Брагинского как дельного, преданного делу революции товарища».
3 июля 1922 г. письме в ЦКК РКП (б) Дзержинский дал отзыв о Э. Фишмане, в котором написал, что знает Фишмана с октябрьских дней 1917 г. Будучи левым эсером, он «принимал активно участие в октябрьские дни. После июльского восстания перешел на нелегальное положение. Затем был арестован. Был выпущен и наконец изъявил желание вступить в РКП и был принят. Полагаю, что переход у него искренний. Личных качеств его не знаю».
Судебный процесс над эсерами происходил в Москве 8 июня - 7 августа 1922 г. 34 членам ЦК и активистам партии правых эсеров Верховным революционным трибуналом были предъявлены обвинения в контрреволюционной деятельности в годы Гражданской войны, совершение террористических актов, соучастие в покушении на В. И. Ленина, убийстве М. С. Урицкого и В. Володарского.
Намерение большевиков начать судебный процесс над ПСР вызвало протесты не только в собственной стране, но и за рубежом. На имя В.И. Ленина и Г.В. Чичерина поступили телеграммы от Национального совета Независимой рабочей партии Англии, датской социал-демократии, Всеобщего немецкого рабочего союза, от Э. Вандервельде и других политических деятелей, в которых они просили отменить суд над членами ПСР до берлинского собрания представителей II, 111/2 и III Интернационалов. А В.М. Чернов опубликовал в «Голосе России» воззвание «К социалистическим партиям всего мира», в котором просил «дорогих товарищей» Носке, Ф.Шейдемана, А.Гендерсона, Э.Вандервельде и др. «помешать расправе большевиков над их политическими противниками и не допустить того, чтобы непоправимое свершилось.
3 июля 1922 г. А.М. Горький по просьбе Л. Мартова обратился к Анатолю Франсу с письмом, в котором говорилось, что суд над эсерами носит циничный характер публичного приговора к убийству людей, искренне служащих делу освобождения народа. «Убедительно прошу Вас, - писал Горький, - обратитесь еще раз к советской власти с указанием на недопустимость преступления». К этому письму была приложена копия заявления писателя к А.И. Рыкову: «Если процесс социалистов-революционеров будет закончен убийством - это будет убийство с заранее обдуманным намерением, гнусное убийство...за все время революции я тысячекратно указывал советской власти на бессмыслие и преступность истребление интеллигенции в нашей безграмотной и некультурной стране».