בשלושת הימים שבין ה-17 וה-20 ביולי 1936 פרצה בספרד מלחמת אזרחים עקובה מדם שנמשכה 32 חודש. ההחלטה לפתוח את מחסני הנשק בפני הפועלים בצד הנאמן לממשלה הביאה, כצפוי, גם למהפכה חברתית. ממשלת חיראל נשארה על כנה עוד כחודשיים, בעיקר מסיבות הקשורות בפוליטיקה הבינלאומית של ממשלת החזית העממית. הייתה זו ממשלה רפובליקנית בורגנית בעלת דימוי מכובד; הייתה תקווה שתזכה באהדתן של הדמוקרטיות המערביות, בעיקר של אנגליה וצרפת, והן אולי תבואנה במשך הזמן לעזרתה נגד המורדים. אבל מי ששלט באמת ברחוב היו המיליציות של הפועלים, שהתארגנו ביזמת המפלגות הפוליטיות של השמאל הפרולטרי.

המיליציות מילאו את תפקיד המשטרה שהתפוררה, אבל עליהן היה מוטל גם התפקיד של התארגנות כלפי חוץ, בעיקר מול צבאות המורדים המתקדמים לעבר מדריד הן מצפון, מהרי נאבארה, בפיקודו של גנרל מולה, והן מדרום, בפיקודו של פרנסיסקו פרנקו. כאמור, היו המיליציות מאורגנות על בסיס פוליטי, ובאזורים השונים שנשארו נאמנים לרפובליקה פעלו מיליציות סוציאליסטיות, הקשורות בעיקר ל-UGT, מיליציות אנרכיסטיות הקשורות ל-CNT, מיליציות של המפלגה הקומוניסטית, ובערי קטאלוניה השונות היה גם נשק רב בידי המיליציה של ה-POUM, המפלגה המרכסיסטית האנטי-סטליניסטית. המיליציות פעלו כולן על בסיס דמוקרטי: לא היו נהוגות בהן דרגות צבאיות, וההחלטות הצבאיות נפלו בהצבעה. אבל תוצאות פעילותן לא הייתה חד משמעית. בסיירה שמצפון למדריד עצרו את צבאות מולה עד סופה של המלחמה, אבל בדרום, שבו היה הנוף מישורי מאנדלוסיה ועד מדריד, נכשלו המיליציות מול לגיון הזרים ומול היחידות המאוריות כישלון מוחלט, ובספטמבר הגיע פרנקו עד שערי טולדו.

תפקיד נוסף שנפל מיד בחלקם של ה-UGT וה-CNT היה התפקיד הכלכלי. באזור הרפובליקני התרחשה המהפכה הפרולטרית החשובה ביותר מאז מהפכת אוקטובר ברוסיה ב-1917. לא רק הצבא והמשטרה נעלמו כמעט לחלוטין, אלא בעצם הכלכלה הבורגנית חוסלה. התעשיינים ברחו לחו"ל או שהוצאו להורג, בעיקר בברצלונה האנרכיסטית, ומפעלים רבים נותרו ללא בעלים ולעתים גם ללא מנהלים. בניגוד לרוסיה הבולשביקית של 1917, בספרד של יולי 1936 לא הייתה שום הלאמה במובן הסובייטי, כי גם לא נותר שום כוח בידי הממשלה. ממשלת חיראל הבורגנית נותרה כצל של עצמה. אמצעי הייצור עברו - בעיר ובכפר - לידי הפועלים, והם המשיכו להפעיל את המפעלים גם בהיעדר הבעלים ועיבדו את הקרקעות שנעשו קולקטיביות. הניהול עבר בפועל לידי ה-UGT וה-CNT והם השתלטו על הייצור ועל השיווק, שילמו את שכר העבודה ונשאו ונתנו עם הממשלה. האיגודים המקצועיים והמיליציות שלהם השתלטו על הפונקציות הבסיסיות ביותר של המדינה שהתפוררה, והממשלה הייתה רק מעין עלה תאנה שתפקידו היה להסתיר מעיני האנגלים והצרפתים, עד כמה שניתן, את העובדה שבספרד קיימת דיקטטורה לא רשמית של מעמד הפרולטריון.

תפיסת הרחוב בידי המיליציות באזור הרפובליקני הייתה שלמה בתוקף הנסיבות. מבחינה אידיאולוגית היה זה בעיני הפועלים המשך טבעי לאוקטובר 1934 והגשמה של ההבטחה הטמונה במאורעות ה-14 באפריל 1931. הייתה תחושה עמוקה למעמד הפועלים האירופי בכלל והספרדי בפרט בשנות ה-30, שהכלכלה הקפיטליסטית והמשטר הבורגני התמוטטו, שישנן ארצות שבהן הבורגנות מנסה לעכב את תהליך ההתפוררות באמצעות דיקטטורה פשיסטית כמו באיטליה או בגרמניה, צבאית כמו בהונגריה או קתולית כמו באוסטריה, אבל בסופו של דבר אין לעכב את גזר הדין של ההיסטוריה, הקובע את שקיעתה של הבורגנות ועלייתו של הפרולטריון.

גם מבחינה מעשית היה ניצחונן של המיליציות בלתי נמנע באזור שנשאר נאמן לממשלה. מקטאלוניה שבצפון-מזרח ועד מאלאגה שבדרום, ממדריד במערב ועד ולנסיה במזרח דוכא הצבא, ושרידיו הצטרפו למיליציות או נשארו תחת פיקוח חמור שלהן. בהיעדר צבא ומשטרה הייתה השתלטות המיליציות הגיונית, כי בלעדיהן לא היה מי שישמור על מה שנותר מן החוק והסדר באזור הרפובליקני. הן היו הכוח המאורגן היחיד, שתחילת התארגנותו חלה עוד בימי ממשלת קאסארס קירוגה, כשהן התאמנו בנשק בחשאי בסופי שבוע בהרי אסטוריאס או בסיירה שמצפון וממערב למדריד, בדרך כלל בהדרכתם של קצינים שמאלניים בצבא.

המיליציות הפכו, אם כן, לכוח המשטרתי העיקרי של האזור הנאמן לממשלה. תפקיד השיטור בעורף היה חיוני לניצחון לא פחות מן המלחמה בחזית או מארגון הכלכלה, כי הנאמנות באזור הרפובליקני וגם באזור הלאומני לא נקבעה באופן אידיאולוגי בעיקרו של דבר, אלא באופן גיאוגרפי. מאחורי הקווים הלאומניים נשארו אוכלוסיות שלמות שבסתר לבן אהדו את הממשלה ואת החזית העממית, כמו למשל בגאליסיה שבצפון ובסביליה שבדרום, שבהן דיכא הצבא את החזית העממית והוציא להורג את מנהיגיה, אבל האוכלוסיה נשארה נאמנה. ומנגד, במדריד ובברצלונה, ניצחו המיליציות את יחידות הצבא שהתמרדו, אבל הבורגנות העירונית ואנשי הכנסייה ייחלו לניצחון הלאומנים.

המיליציות לקחו עליהן את התפקיד לחסל או לפחות להפחיד את אוהדי המורדים בתוך האזורים שנותרו תחת שליטת החזית העממית, היינו ארגון הטרור, כדי למנוע התקוממויות בעורף. אין מהפכה ללא טרור. המהפכנים תמיד מרגישים, ובצדק, שלא יוכלו לנצח בחזית אם אין ביטחון בעורף. מן המהפכה הצרפתית, דרך המהפכה הבולשביקית והמהפכה הפרולטרית בספרד וכלה במהפכות השמאלניות במזרח אירופה ובארצות העולם השלישי אחרי מלחמת העולם השנייה, לא הייתה מהפכה בלי טרור. ואת זאת ניתן לומר גם לגבי מהפכות של הימין, בעיקר מן הטיפוס הטוטאליטארי, הפשיסטי או הנאצי.

כמו במהפכות בצרפת ובברית המועצות כן גם בספרד, היו שני שלבים עיקריים בטרור. בתחילה הוא היה ספונטני לחלוטין. צעירי המיליציות, האיגודים המקצועיים והמפלגות הפוליטיות פשטו על בתי מי שנחשדו באהדה למורדים, בעיקר בלילות הראשונים לאחר פרוץ המלחמה, וחיסלו אותם מחוץ לערים. החשודים היו תעשיינים, קציני צבא שנאמנותם מפוקפקת, פוליטיקאים של הימין - קארליסטים, אנשי CEDA, פלנחיסטים, אפילו רדיקלים. אבל הקבוצה שנפגעה יותר מכל קבוצה אחרת הייתה, כמובן, אנשי הכנסייה. באזור הרפובליקני נרצחו בדם קר בשבועות הראשונים למלחמה למעלה מ-6000 כמרים, נזירים ונזירות, אך ורק מפני שהשתייכו לכנסייה. שר האוצר וראש הממשלה הרפובליקני לעתיד, חואן נגרין, הצליח בקושי רב למלט את אחיו הנזיר ואת אמו לצרפת, רק בזכות מעמדו הרם בתוך המפלגה הסוציאליסטית. הכנסיות באזור הרפובליקני נשרפו או נסגרו, ולא הייתה כנסייה אחת שנערכה בה תפילה פומבית כל זמן המלחמה, מלבד באזור הבאסקי. זה היה אחד הצדדים הקיצוניים ביותר של המהפכה. המהפכנים לא יכלו לשער איזה רושם שלילי הוא עורר בלונדון ובפריס, לא כל שכן בברלין וברומא. הרדיפות שנרדפה הכנסייה באזור הרפובליקני הפכו למכשיר התעמולה היעיל ביותר בידי פרנקו והלאומנים, שסיסמתם הייתה: להציל את הציוויליזציה הנוצרית מידי הקומוניזם.

כמו בצרפת המהפכנית כן גם באזור הרפובליקני שקרתה בו מהפכה פועלית טוטאלית, בא השלב השני של הטרור, כשהמיליציות ניסו לרסן את הצעירים "הבלחי ניתנים לשליטה" (Incontrolables), ולהכניס מידה מסוימת של חוק וסדר בתהליכים המשפטיים. הוקמו בתי הדין המהפכניים ששלטו בהם האיגודים המקצועיים והמיליציות שלהם, ומעתה היה לכאורה לנאשם איזשהו סיכוי להגן על עצמו. אבל בגלל הנסיבות היה השינוי מזערי. החשש להתקוממות לאומנית בעורף הביא למעשים שחרצו את דינה של מערכת המשפט הרפובליקנית לחובה. הידיעות על מעשי טבח לאומניים באנדלוסיה ובאכסטרמדורה שבדרום הביאו להתפרצות המונית אל בית הכלא "מודלו" במדריד ולטבח המוני באסירים הפוליטים, ביניהם גם אנשי ימין ומרכז נאמנים לרפובליקה, אם כי יריביה של החזית העממית, כמו נשיא הקורטס לשעבר, Melquíades Alvarez. כששמע על הטבח, ב-23 באוגוסט 1936, העיר הנשיא אסאניה בעצב: "היום הפסדנו את המלחמה". אמנם התמעטו מעשי טבח כאלה לאחר כינון בתי הדין המהפכניים, אבל לא נעלמו, כשם שלא נעלמו גם רציחות פוליטיות בין קומוניסטים, טרוצקיסטים, אנרכיסטים וסוציאליסטים בינם לבין עצמם.

בברצלונה, שבה היו האנרכיסטים חזקים יותר מן הקבוצות הפרולטריות האחרות, היה הטרור חריף במיוחד. בעקבות דיכוי מרידת הקצינים השתלטו האיגודים המקצועיים על בתי החרושת, המשרדים, המסעדות, בתי הקולנוע ובתי המלון וחוסלו כל האלמנטים הבסיסיים של החיים הבורגניים: הכנסיות, המנזרים, החליפות והעניבות, טקסי הנישואים והטבילה. ב-20 ביולי קרא לואיס קומפניס (Lluis Companys) נשיא הג'נרליטאט למנהיגי האנרכיסטים ואמר להם: "אתם הצלתם את ברצלונה מידי הצבא, והשלטון הוא בידיכם: קחו אותו!" אבל בגלל האידיאולוגיה שלהם המתנגדת לכל שלטון פוליטי, סירבו האנרכיסטים לתפוס את השלטון. הם הקימו ועד משותף לכל המיליציות האנטי פשיסטיות, שניהל למעשה את העניינים בברצלונה ובו הייתה לאנרכיסטים השפעה עצומה, אבל כמו בממשל המרכזי במדריד, האחריות הסופית הייתה על כתפי הג'נרליטאט הבורגני.

במדריד היה הטרור קצת מתון יותר, כי שם היו הסוציאליסטים הגורם הדומיננטי. תהליך הסוציאליזציה שם היה מקיף פחות ושרפת כנסיות הייתה נדירה יותר, אולי בגלל מסורת ליברלית יותר ויחסים מעמדיים אנטגוניסטים פחות מאשר בברצלונה, שבה היה תמיד פער עצום בין הבורגנות הקטאלנית השמרנית ובין מעמד הפועלים האנדלוסי, דובר הקסטיליאנית. הרבה בורגנים במדריד ברחו לשגרירויות הזרות, והממשלה המתונה, שבמדריד הייתה חזקה יותר מאשר בברצלונה, התירה לשגרירויות לשכור בתים שלמים שבהם קלטו את הפליטים הללו כל תקופת המלחמה.

הטרור עלה באלפי קרבנות בשני הצדדים, רבים מהם חפים מפשע, שמעולם לא פגעו ביריבים פוליטיים, אפילו לא בזמן מהפכת אוקטובר 1934. אחדים מן הקרבנות נרצחו בדם קר במסגרת של חיסול חשבונות אישיים או בגלל רצון להיפטר מחוב כספי ישן. כמו בכל מהפכה, בשני הצדדים העלה הטרור לעמדה דומיננטית אנשים שלא היה להם מקום בחברה תרבותית בימים כתיקונם. יחד עם זאת הטרור השיג את מטרתו הפוליטית בליכוד העורף, הן אצל הלאומנים והן אצל הרפובליקנים. החל מן ה-20 ביולי היו מקרי ההתקוממות בעורף נדירים ביותר. התקדמותו של מולה מנאבארה דרומה הושגה אמנם תוך היתקלויות מועטות ביותר, כי קסטיליה השמרנית והקתולית הציבה מעט מאוד מכשולים בדרכו, אך הוא נעצר בהרים מצפון למדריד. התקדמותו של פרנקו בדרום בין יולי וספטמבר הייתה מהירה יותר, אבל היא הושגה תודות לאמצעי הלחימה החדשים שהפחידו את אנשי המיליציות הבלתי מנוסים. כבר ציינו את מעברם של אלפי לגיונרים ולוחמים מאורים מנוסים ברכבת אווירית גרמנית ממרוקו לסביליה. אחר כך החלו מפציצים איטלקיים להטיל אימתם על לוחמי המיליציות בכפרים שבדרך מסביליה צפונה. בסביליה ואחר כך בבדחוס שבאכסטרמדורה ערכו הלאומנים מעשי טבח המוניים בפועלים. יוקרתו של פרנקו עלתה בקרב הלאומנים בקיץ של 1936, הואיל והוא היה הגנרל היחיד שהישגיו הצבאיים והיוקרה הבינלאומית שלו הצדיקו את המשך מאבקם של הלאומנים. בסתיו עמד פרנקו בקרבת טולדו, הבירה הספרדית העתיקה, ובקרבת מדריד, בירתה הנוכחית.

התבוסה בדרום-מערב הביאה לקצה של ממשלת חיראל הבורגנית. באזור הרפובליקני נוצר לחץ עצום להקים ממשלה אמיתית של החזית העממית, שתייצג את כל המפלגות החברות בחזית, בורגניות ופועליות גם יחד. העמדה הדומיננטית של מעמד הפועלים באזור הרפובליקני הכתיבה את הרכב הממשלה וקבעה את הדמות המרכזית לתפקיד מנהיג החזית העממית, פרנסיסקו לארגו קבליירו בן ה-67, ראש האגף השמאלני במפלגה הסוציאליסטית. לארגו הקים את ממשלתו ב-4 בספטמבר 1936, וההתלהבות העממית שיצרה באזור הרפובליקני הביאה לכינויה הספונטני "ממשלת הניצחון"(El Gobierno de la Victoria). בממשלה זו הייתה נציגות לכל אחד מן הגופים החברים בחזית העממית. שני האגפים הסוציאליסטים היו מיוצגים: לארגו קבליירו היה ראש הממשלה ושר ההגנה; האינטלקטואל איש השמאל הסוציאליסטי Alvarez del Vayo היה שר החוץ; פרייטו, הסוציאליסט המתון, היה שר האווירייה; חואן נגרין, ידידו של פרייטו - פרופ' לפיסיולוגיה ואיש מפתח בבניית האוניברסיטה החדשה במדריד בראשית שנות ה-30 - מונה לשר האוצר. דמויות מרכזיות נוספות היו השרים הבורגנים Giral, ראש הממשלה לשעבר, וכן שר המשפטים Ruiz Funes. כן היו נציגים ל-Esquerra של קטאלוניה ולמפלגה הלאומית הבאסקית אשר השיגה סוף סוף אוטונומיה לחבל הבאסקי, ולכן תמכה בחזית העממית. החידוש המהפכני ביותר היה מינוים של שני שרים קומוניסטים, Hernández שר החינוך ו-Uribe שר החקלאות, וזו הייתה הפעם הראשונה בהיסטוריה ששרים קומוניסטיים היו חברים בממשלה מערבית לא קומוניסטית.

כיבוש טולדו בידי הלאומנים הוליד מהפכה נוספת בממשלת הרפובליקה, אולי אף יותר דרמטית. התקרבותו של צבא פרנקו אל מדריד הביא את האנרכיסטים, בפעם הראשונה בתולדותיהם ובניגוד מוחלט לאידיאולוגיה שלהם, להסכים להצטרף לממשלתו של לארגו קבליירו ב-4 בנובמבר 1936. הם קיבלו ארבעה תיקים, והמפורסמת ביותר בין השרים האנרכיסטים הייתה שרת הבריאות, פדריקה מונסיני (Fedrica Montseny), מנהיגת ה-FAI ("Federación Anarquista Ibérica"), הגרעין הקשה והטרוריסטי שבתוך ה-CNT, בת למשפחה אנרכיסטית קטאלנית ותיקה.

באופן פרדוקסאלי התחילה ממשלת הניצחון את פעילותה בפינוי מדריד. הקשיים ברכישת נשק לרפובליקה הביאו את שר האוצר החדש, חואן נגרין, אל שולחן המשא ומתן עם השגריר הסובייטי החדש, מרסל רוזנברג. השניים חתמו על הסכם המעביר את רזרבות הזהב של ספרד ממדריד בדרך הים למוסקבה, כדי לממן קניית נשק עבור הרפובליקה דרך ברית המועצות, וזאת כדי לעקוף את האמברגו הבינלאומי על ספרד. ספרד הרפובליקנית הייתה, למזלה, המדינה הרביעית בעולם לאחר ארה"ב, בריטניה וצרפת, בכמות רזרבות הזהב שלה, שצברה בעיקר בזמן מלחמת העולם הראשונה, שבה הייתה ספרד נייטרלית, והשכילה למכור את תוצרתה לשני הצדדים הלוחמים. מכיוון שבסתיו כבר היה ברור שבשלב כלשהו יגיעו חילות פרנקו אל מדריד, החליט נגרין שיחד עם פינוי הבירה ומעבר ממשלת לארגו קבליירו אל החוף המזרחי, לעיר ולנסיה, רצוי להעביר את הזהב של ספרד באניות סובייטיות לבריה"מ ולממן את המשך המלחמה.

במדריד עצמה הוקמה חונטה של מספר גנרלים נאמנים ובראשם הגנרל הפרו-קומוניסטי מיאחה (Miaja) כדי לארגן את הגנת הבירה. רק האנרכיסטים של ה-CNT התנגדו מאוד לפינוי מדריד, בגלל הערך הסמלי של העיר. כמה אנרכיסטים צעירים, שצמרת ה-CNT לא שלטה בהם, עצרו את שיירת המיניסטרים בדרך ממדריד לולנסיה ודרשו מן השרים לחזור למדריד, שאם לא כן יוציאו את כולם להורג. רק בהתערבותם של המיניסטרים האנרכיסטים הותר לממשלת הרפובליקה לעבור לוולנסיה. בין הפוליטיקאים שהעדיפו להישאר במדריד היה גם מנהיג הפועלים הסוציאליסטי הוותיק, חוליאן בסטיירו, שסירב לנטוש את פועלי מדריד הנערכים להגנה על הבירה. יחד עם גנרל מיאחה הוא הפך לסמל ההתנגדות לכוחותיו של פרנקו.

עצם הקמת "ממשלת הניצחון" של לארגו קבליירו לא שינתה את אופי המלחמה בטווח הקצר. בסוף ספטמבר 1936 כבש פרנקו את טולדו, המצויה 70 ק"מ מדרום למדריד. אין ספק שמבחינה צבאית טהורה העדיפו הלאומנים למען מטרותיהם לטווח הארוך שפרנקו ירכז את מאמציו בהתקדמות צפונה-מזרחה לכיוון מדריד, ולא כפי שעשה - מזרחה, כשנע מטלברה אל טולדו. המסע אל טולדו עיכב את ההתקפה על מדריד בכמה שבועות ואפשר לרפובליקנים לארגן את כוחותיהם לקראת ההתקפה הלאומנית. אבל מבחינה פוליטית היה צעדו של פרנקו מחושב היטב: טולדו הייתה בירתה העתיקה של ספרד, ובה מושבו של ראש הכנסייה הספרדית עד למלחמה. לכיבוש העיר היה ערך סמלי ורגשי עצום, מה גם שבמבצר העיר התגוננו זה למעלה מחודשיים שרידי הקצינים שהתקוממו שם, בפיקודו של הקולונל מוסקרדו. באחד השלבים איימו אנשי המיליציות הצרים על המבצר שיוציאו להורג את בנו של הקולונל מוסקרדו שנפל לידיהם, אך מוסקרדו קרא לבנו בשיחת הטלפון שניהל עמו להקריב את חייו למען ספרד הנצחית. כיבושה של טולדו על ידי פרנקו העלה את המוראל בקרב הלאומנים והפך את פרנקו לראש וראשון בין הגנרלים המתקוממים. גנרל סנחורחו הוותיק נהרג ביום פרוץ המרד בתאונת מטוס, וגנרל מולה נתקע בהרים שמצפון למדריד מול הגנת הגבורה של אנשי מיליציות הפועלים. היחיד שיכול היה להצביע על הישג של ממש היה גנרל פרנקו, שכבש את הדרום לאחר מרחץ דמים בקרב אנשי החזית העממית, בעיקר בסביליה ובבדחוס, ולאחר שחרור טולדו. ב-1 באוקטובר מונה פרנקו על ידי החונטה הצבאית של הגנרלים המתקוממים לגנרליסימו של הצבא ולראש המדינה הספרדית. מספר ימים מאוחר יותר הכירו גרמניה הנאצית ואיטליה הפשיסטית בחוקיות צעדו זה של פרנקו.

הקרב על מדריד ריכז מחודש נובמבר את מרב המאמצים של שני הצדדים הלוחמים וקיבל ממדים מיתיים בעיניהם ובעיני העולם כולו. הלאומנים האמינו שאם יצליחו לכבוש את מדריד ינצחו במלחמה. אבל גם בעיני הרפובליקנים הייתה מדריד סמל. בבירה היו מרוכזים הכוחות הליברליים והמשכילים ביותר באומה מן המאה ה-18 ואילך. מדריד כבר הייתה מרכז חשוב של פועלי ספרד. לכן נראתה לשמאל הספרדי ולשמאל האירופי ההזדמנות "לקבור את הפשיזם". אם אי אפשר היה להכות את היטלר בברלין ואת מוסוליני באתיופיה, אולי אפשר להכות אותם ואת פרנקו, שהשמאל העולמי ראה בו בטעות בובה של היטלר ומוסוליני - במדריד. הסיסמה הייתה: "הם לא יעברו" (¡No Pasarán!) - אותה סיסמה הלקוחה מקרב הגבורה על הגנת מבצר ורדן ב-1916, שבו הצליחו הצרפתים להדוף את ההתקפה הגרמנית. התקווה של מגיני מדריד הייתה עצומה: בבתי הקפה המופצצים של מדריד רקדו טנגו "No Pasará" ובמטבחים הכינו עקרות הבית של מדריד סירים מלאי שמן רותח כדי לשפוך אותו על החיילים הלאומנים, אם יצליחו להיכנס העירה. לארגו קבליירו עודד ברדיו את מגיני מדריד, ובכל רחבי ספרד הייתה התגייסות במשך אוקטובר לעזור להכין חפירות במערבה של מדריד כדי לעצור את הלאומנים. הגיעו אפילו אנרכיסטים מקטאלוניה ומאראגון - מעוזיהם, כדי להשתתף בהגנה על מדריד, ובראשם מנהיגם בונבנטורה דורוטי, שנפל אחר כך בקרבות. כמו כן הגיעו בפעם הראשונה ובמספרים גדולים המתנדבים, אנשי הבריגדות הבינלאומיות. הראשונים ביניהם היו, למרבה האירוניה של ההיסטוריה, גרמנים דווקא, אנשי בריגדת טלמן שצעדו ברחובות מדריד בכיוון החזית במערב העיר, ושרו שירים סוציאליסטיים גרמניים. אנשי מדריד היו משוכנעים שאלה רוסים וקראו בהתלהבות: "תחי רוסיה!" אבל היו אלה סוציאליסטים וקומוניסטים גרמניים, אנטי-נאציים, שגלו מארצם וחיו בצרפת ובבלגיה כפליטים, ומצאו במדריד הזדמנות להילחם נגד היטלר ובעלי בריתו הספרדים. לבריגדה שלהם קראו על שמו של טלמן, מנהיג המפלגה הקומוניסטית בגרמניה שנתפס על ידי הנאצים ונכלא במחנה ריכוז, ולאחר מכן גם הוצא להורג. גרמנים אלה, כמו גם רבים מאנשי הבריגדות האחרות (בריגדת גריבלדי האיטלקית, בריגדת דומברובסקי הפולנית, בטליון בוטווין היהודי ואחרים) היו בחלקם ותיקי מלחמת העולם הראשונה, ולכן היה להם ניסיון קרבי של ממש. הם גם ידעו כיצד לחפור חפירות כדי לקדם את פני המאורים ואת אנשי לגיון הזרים שפרנקו פיקד עליהם.

בחודש נובמבר 1936 השתוללו קרבות כבדים בגבולה המערבי של מדריד, בתוך הקמפוס האוניברסיטאי החדש, ששר האוצר חואן נגרין היה בין מקימיו. הקרבות היו קשים ועקובים מדם. בבית החולים האוניברסיטאי, למשל, ובבניין לפילוסופיה התבצרו אנשי החזית העממית בקומה העליונה, והלגיונרים מולם בקומה התחתונה, והטילו רימונים אלה על אלה. טייסי הקונדור-לגיון הגרמני והטייסים הלאומנים שאימנו הגרמנים הפציצו את אזרחי מדריד במטרה להטיל מורא בלבם - אבל נכשלו. האוכלוסיה הגיבה כפי שהגיבה אוכלוסיית לונדון המופצצת ארבע שנים מאוחר יותר והיא התלכדה בעוינותה כלפי האויב. מסוף נובמבר סילקו המטוסים הרוסיים את הטייסים הגרמנים משמי מדריד. המאורים נתקעו בחפירות ואף הם לא הצליחו להתקדם.

לאחר שנכשלו הלאומנים ב-18 ביולי בניסיונם לבצע הפיכה צבאית, נכשלו במדריד בפעם השנייה בניסיונם לסיים את המלחמה בנובמבר 1936. מדריד לא נפלה והמלחמה נמשכה 32 חודשים ארוכים וקשים.