9 апреля 1918 года президиум ВЧК поручил отделу борьбы с контрреволюцией проведение контрразведывательной работы в Красной Армии. Попытка командующего Восточным фронтом левым эсером Муравьевым поднять мятеж ускорила процесс создания контрразведки в армии. 6 апреля 1919 года ВЦИК утвердил положение о создании «Специального отдела ВЧК и его местных органов» Бюро ЦК РКП(б). С лета 1919 года ВЧК стал координировать оперативную охрану государственных границ РСФСР. 20 декабря 1920 года создается Иностранный отдел ВЧК. Временно исполняющим обязанности начальника ИНО был назначен первый секретарь представительства РСФСР в Эстонии Я. Х. Давыдов (Давтян), а 20 января начальником ИНО стал Р. П. Катанян. 10 мая 1919 года на базе Железнодорожного отдела создается Транспортный отдел, который находился в прямом подчинении ВЧК. Первоначально ВЧК не располагала собственными военизированными подразделениями, но 7 марта 1918 года ей было разрешено формировать собственные боевые отряды сопровождения чекистских операций.
1-я Всероссийская конференция чрезвычайных комиссий приняла решение о формировании особого корпуса войск ВЧК, Командиром корпуса являлся Ф. Э. Дзержинский. К лету 1918 года корпус уже включал в свой состав 35 батальонов, размещенных в шести военных округах — Московском, Ярославском, Орловском, Беломорском, Уральским и Приволжским. Деятельностью корпуса руководил Военный штаб ВЧК.
С момента создания ВЧК формировалась как военная организация, сплоченная строгой дисциплиной и персональной ответственностью. Организаторы ВЧК уделяли особое внимание не только идеологической обработке сотрудников, но и внешним символам — форме одежды, знакам различия, документам, удостоверяющим принадлежность к секретному ведомству, оружию. По постановлению Совнаркома от 26 июня 1918 года чекисты стали приравниваться по нормам довольствия к военнослужащим. Постепенно в процессе освоения разведывательной, контрразведывательной и оперативно-розыскной работы чекисты стали принимать на вооружение традиционные методы работы спецслужб. Решением ВЧК от 18 марта 1918 года была образована наружная разведка ВЧК. Декретом Совнаркома от 3 апреля 1918 года судебным и следственным органам, в том числе и ВЧК, было предоставлено право просмотра корреспонденции при обязательном согласовании с Народным комиссариатом почт и телеграфа. Одновременно перлюстрацией занимался Военный почтово-телеграфный контроль при Наркомате по военным делам, который направлял в ВЧК представлявшую оперативный интерес корреспонденцию.
В Москве ВЧК стала практиковать прослушивание телефонных переговоров сотрудников иностранных представительств. Поначалу вопрос об агентурной работе вызвал резкое неприятие в чекистской среде. Руководство ВЧК вообще пыталось обойтись без секретных сотрудников и использовать только «идейное содействие советских элементов». В апреле 1918 года коллегия поручила оперативным отделам приступить к разработке положения об агентурной работе. Несмотря на возражения части делегатов, выступавших против создания агентурного аппарата, большинство чекистов выступили за создание секретной службы как основного средства борьбы с контрреволюцией. В «Кратких указаниях ЧК для ведения разведки», принятых конференцией, указывались способы вербовки агентов, рекомендовались конкретные методы (убеждение или принуждение). Предлагались формы вербовки — от прямого предложения до постепенного привлечения к секретному сотрудничеству. В местах заключения инструкция прямо рекомендовала использовать секретных агентов из среды арестованных. В губернских ЧК руководство агентурным аппаратом было возложено на начальников Отделов по борьбе с контрреволюцией, в составе которых учреждались специальные секретные части.
Оперативный учет лиц, уличенных и подозреваемых в контрреволюционной деятельности, осуществлялся оперативными подразделениями центральной и местной ЧК. На учет ставились бывшие кадровые офицеры, владельцы крупной собственности, помещики, бывшие сотрудники царского Министерства внутренних дел, лидеры буржуазных партий. В 1919 года был организован Регистрационно-справочный отдел ВЧК. Сведения на людей, представляющих оперативный интерес для ВЧК, стали заноситься в картотеки. С июля 1919 года отдел возглавлял Я. М. Роцен. С 7 июня 1920 года отдел был переименован в Регистрационно-статистический отдел ВЧК.
21 июня 1919 года следствие было сосредоточено в одном отделе, который стал называться Следственной частью, в ее состав вошло Юридическое бюро, ведавшее систематизацией нормативных актов о ВЧК и выдачей справок по запросам. 13 сентября 1920 года в структуре ВЧК появился новый орган — Управление делами, его начальником стал член Коллегии ВЧК Г. Г. Ягода.