בסיס אלבסטה היה תחת פיקודו של קומוניסט צרפתי בשם אנדרה מארטי, אשר היה בעל אובססיה באשר למזימות וריגול, דבר שיוביל בעתיד לטיהורים בשורות הבריגדות. הוא היה חסר יכולת פיקודית, וקיבל את הפיקוד בשל ידידותו עם סטלין. סגניו היו מפקדים בעלי יכולת טובה יותר, והם ארגנו תוכנית אימונים שכללה השתלמויות בהתקפות פרשים, ארטילריה וחיל רגלים, כמו גם הקמת בתי חולים של שדה.
המפלגה הקומוניסטית הצרפתית סיפקה מדים לבריגדות. המשמעת הייתה חזקה. במשך כמה חודשים היו אנשי הבריגדות סגורים בבסיסם, ועברו תוכנית אימונים מתישה.
המגע הקרבי הראשון - הקרב על מדריד.
הבריגדה הבינלאומית הראשונה, הבריגדה ה-11 (שהוספה לעשר בריגדות נוספות של הצבא הספרדי הסדיר, בשורותיהן לחמו כבר מתנדבים זרים), תחת פיקודו של גנרל אימיליו קלבר, פעלה במהלך הקרב על מדריד, ותפסה עמדות ב-8 בנובמבר 1936. בבריגדה פעלו פלוגות "אדגרד אנדרה" (גרמנים) "הקומונה הפריזאית" (צרפתים) ו"דומברובסקי" (פולנים), וכן פלוגת בריטים שהתמחו בהפעלת מכונות ירייה. בסך הכול מנתה הבריגדה 1,900 איש. ב-13 בנובמבר הצטרפו אליהם אנשי הבריגדה ה-12 ובשורותיהם 1,550 איש.
הקרב על מדריד היווה הצלחה לכוחות הרפובליקה, ותפקיד הבריגדות בניצחון זה הוכר על ידי הכל, ולעיתים מעבר לחלקם במציאות (כך, למשל, הצהיר השגריר הבריטי לספרד, סר הנרי צ'ילדון, כי לא היו ספרדים בצבא שהגן על מדריד). אף על פי שהם לא ניצחו בקרב בכוחות עצמם, או אף שינו את המצב באופן משמעותי, בהחלט שימשו דוגמה לכוח לחימה מעולה, ושיפרו את המוראל הירוד של האוכלוסייה, בכך שהפגינו את דאגת העולם לאומה הספרדית.
אחת העמדות האסטרטגיות במדריד הייתה ה"קאסה דל קמפו" (Casa del Campo). הכוחות הלאומניים שם היו פלוגות קולוניאליות ממוצא צפון אפריקני בפיקודו של הגנרל ורלה (Varela). הם היו לוחמים מעולים בשטח הפתוח, אך לא אומנו בלוחמה עירונית, סוג לוחמה בו גילו אנשי הבריגדות שעמדו מולם יכולת בלתי רגילה מתחילת המלחמה. בערב ה-9 בנובמבר 1936 הנחיתו גנרל קלבר ואנשיו מתקפה על עמדות הלאומנים בקאסה דל קמפו. בסוף יום הלחימה נאלצו הלאומנים לעזוב את עמדותיהם, ולזנוח את התקווה כי יוכלו להשתמש בעמדה לצורך התקפה ישירה על מדריד. הבריגדה ה-11 איבדה שליש מאנשיה.
ב-12 בנובמבר הצטרפה לקרב הבריגדה ה-12 בפיקודו של הגנרל לוקאץ', ותפסה עמדות בכביש ולנסיה מדריד. אנשי הבריגדה תקפו את הלאומנים שהתבצרו על גבעה בשם "קורו דה לוס אנחלס", אך נכשלו בהדיפתם של הלאומנים. בעיות של תיאום בין אנשים הדוברים שפות שונות, חוסר במנוחה, ומחסור בסיוע ארטילרי תרמו לכישלון.
ב-16 בנובמבר יחידות אנרכיסטיות מן הצבא הרפובליקני הספרדי הסדיר נאלצו לסגת, ועיר האוניברסיטה במדריד הייתה בסכנת נפילה לידי הכוחות הלאומנים - לגיונרים צפון אפריקנים שקיבלו חיפוי אווירי מלגיון הקונדור הגרמני. הבריגדה ה-11 נשלחה להגן על חזית זו. הקרב היה עקוב מדם, שילוב של הפצצות ארטילריות ואוויריות, עם לוחמת כידונים ורימוני יד מבית לבית. הקרב על עיר האוניברסיטה נמשך עד ל-4 בדצמבר עד שכל האזור היה בשליטת הלאומנים. שני הצדדים החלו בביצור עמדותיהם, ועד מהרה נראה כי כל מתקפה נוספת מכל צד שהוא תגבה מחיר דמים שהתוקף לא יוכל לעמוד בו. המנהיגים הלאומנים נטשו את רעיון המתקפה הישירה על מדריד, והחלו להתכונן למצור על העיר.
ב-13 בדצמבר 1936 ניסו 18,000 חיילים לאומנים לסגור את הטבעת מסביב למדריד באזור גואדרמה. הרפובליקנים שלחו יחידה משוריינת סובייטית בפיקוד הגנרל פאבלוב, אשר ניסיונו בחזית זו ישמש אותו בעתיד בקרבות מלחמת העולם השנייה, וכן את הבריגדה ה-11 והבריגדה ה-12. התקדמות הלאומנים נעצרה לאחר קרבות קשים.
בשלב זה יזמו הרפובליקנים מתקפה בחזית קורדובה. הקרב הסתיים בכישלון. אנדרה מארטי האשים את מפקד פלוגת "מרסייז" הצרפתית גאסטון דהלאסאל בריגול ובגידה, והורה להוציאו להורג. ספק אם דהלאסאל אכן היה בוגד. הוא הופלל על ידי סגנו, אנדרה אוסלר, אשר יוצא בעתיד בעצמו להורג על ידי אנשי ה"רזיסטנס" בצרפת במהלך מלחמת העולם השנייה, בעוון בגידה.
ניסיונות הלאומנים להשלים את הטבעת מסביב למדריד לאחר חג המולד נכשלו, לאחר קרבות קשים. בתחילת ינואר 1937 הגיעה פלוגת "טלמאן" ל"לה רוסאס" והחזיקה שם בעמדות, תוך לחימה עד החייל האחרון. ב-9 בינואר הגיעו הבריגדות ה-12 וה-14 וכן המחלקה הבריטית הראשונה למדריד, וניסו להחזיר שטחים שאבדו במהלך הלחימה האחרונה, אך ללא הצלחה. ב-15 בינואר חלה הפסקה בלחימה, והצדדים התבצרו בעמדותיהם. עד סופה של הלחימה, באמצע שנת 1939 החזיקה מדריד מעמד.
קרב חרמה.
ב-6 בפברואר 1937 בעקבות נפילת מאלגה, הלאומנים התקיפו את כביש מדריד - אנדלוסיה, דרומית למדריד. הלאומנים התקדמו במהירות אל העיירה הקטנה סיימפוזואלוס, אשר הוחזקה בידי הבריגדה ה-15, שהייתה מורכבת מבריטים (ביניהם הפילוסוף כריסטופר קאודוול אשר נהרג בקרב), מתנדבים ממדינות הבלקן, בלגים, צרפתים ואזרחי ארצות הברית (כ-550 לוחמים שכינו עצמם "בריגדת אברהם לינקולן", חלקם אפרו-אמריקנים).
ב-11 בפברואר 1937 חצו הלאומנים את נהר חרמה, אך נעצרו בחלק מן המקומות על ידי אנשי בריגדות איטלקים. לאחר חציית הנהר במספר מקומות ספגו הבריטים את רוב המתקפה. תחת אש ארטילרית כבדה הגנו הבריטים על עמדותיהם במשך 7 שעות, במקום שנודע לאחר מכן בשם "גבעת המתאבדים" ("Suicide Hill"). בסוף היום נותרו 225 אנשים מתוך 600 אנשי הפלוגה הבריטית.
ב-17 בפברואר יצאו הרפובליקנים למתקפת נגד. 120 איש מאנשי "אברהם לינקולן" נהרגו, בלחימה ללא סיוע ארטילרי ותחת לחץ כבד. כמו במדריד, התבצרו הצדדים בעמדותיהם, ולא ניתן היה להמשיך במתקפה הן מן הצד הלאומני והן מן הצד הרפובליקני.
קרב גוודלחרה.
כבניסיון הנפל לחצות את נהר חרמה, ניסו שוב הלאומנים לתקוף את מדריד, הפעם מצפון מזרח. מטרתם הייתה העיר גוודלחרה, חמישים קילומטרים צפון מזרחית למדריד. כל חיל המתנדבים האיטלקי, שלחם לצד הלאומנים, 35,000 איש, בסיוע 80 טנקים ו-200 תותחי שדה, נערך למתקפה, ומוסוליני דרש ניצחון מהיר שיירשם לזכותה של איטליה. ב-9 במרץ 1937 פרצו האיטלקים דרך קווי הרפובליקנים, אך לא הצליחו לנצל את הפרצה להבקעה. עם זאת, שאר הצבא הלאומני התקדם יפה, והמצב נראה חמור. יחידות העילית של הרפובליקנים נשלחו אל המערכה, ובהן הבריגדה ה-11 וה-12.
ב-10 במרץ 1937 נתקלו המתנדבים הפשיסטים האיטלקיים, באנשי פלוגת "גריבלדי" מן הבריגדות. הקרב היה למעשה מלחמת אזרחים איטלקית על אדמת ספרד. אנשי הבריגדות השתמשו ברמקולים על מנת לשדר תעמולה לאיטלקים בשפתם. ב-11 במרץ פרצו הפשיסטים את החזית הרפובליקנית, תוך שהם מסבים לאנשי הבריגדות אבדות כבדות. אנשי פלוגת "טלמאן" הגרמנים הצליחו להחזיק את הקו בדרך טריחואטה - טוריחה, ואף אנשי "גריבלדי" שמרו על עמדותיהם. למחרת נכבשה העיר טריחואטה בהתקפה של טנקים ומטוסים רפובליקניים.
פירוקן של הבריגדות.
ב-25 בספטמבר 1938 הכריז חואן נגרין ראש ממשלת ספרד, כי "מסיבות בינלאומיות" יעזבו אנשי הבריגדות את אדמת ספרד באופן חד צדדי. אם תקוותו הייתה כי עזיבה זו תסיים את הנוכחות הזרה במלחמה, הרי שזו נכזבה, ואנשי הכוחות הגרמנים והאיטלקים שלחמו לצד הלאומנים נותרו בספרד עד לסיום המלחמה. באוקטובר 1938 עזבו 12,673 לוחמי הבריגדות שנותרו בספרד בשלב זה את אדמת ספרד. לרבים מהם לא היה זה סיומו של המאבק, כי אם תחילתו.
מבנה הבריגדות.
הבריגדות הראשונות הורכבו במיוחד ממתנדבים צרפתים, בלגים, איטלקים וגרמנים, ונשאו את המספרים 11 עד 13.
הפלוגות הורכבו מאנשי לאום אחד, על מנת לשפר את קליטת הפקודות. הם נקראו על שם גיבורים לאומיים של תנועות השמאל בארצות אלו. כך נקראה הפלוגה הבריטית "סקלטבה" על שם מנהיג קומוניסטי בריטי ממוצא הודי (אך הבריטים לא אהבו את השם והתייחסו לעצמם פשוט כ"פלוגה הבריטית"), הגרמנים נקראו על שם המנהיג הקומוניסטי ארנסט טלמאן, הצרפתים נקראו "פלוגת לואי מישל" על שם מנהיגה של הקומונה הפריזאית בשנת 1871, הקנדים נקראו "פלוגת מקנזי-פפינו" על שם מנהיגי המרד בשנת 1837 כנגד השלטון הבריטי, והאמריקנים קראו לעצמם על שם ג'ורג' וושינגטון ואברהם לינקולן. היו אלו היחידות האמריקניות הראשונות שבהן היה שילוב של לוחמים ממוצא גזעי שונה ובהן הנהיגו מפקדים אפרו-אמריקנים פקודים לבנים. לאחר אבדות קשות בקרב חרמה מוזגו שתי הפלוגות האמריקניות לפלוגה אחת בשם וושינגטון-לינקולן.
במלחמה שירתו קרוב ל-40,000 מתנדבים. כ-9,000 עד 10,000 מהם היו צרפתים. רובם פועלים, וחצים מפריז. רבים מהם היו ותיקי מלחמת העולם הראשונה. המתנדבים היו ברובם קומוניסטים, או תחת סמכות קומוניסטית. הם היו מעורבים בלחימה בברצלונה כנגד מתנגדי הקומוניסטים במחנה הרפובליקני (אנשי מפלגת POUM, ראשי תיבות של Partido Obrero de Unificación Marxista מפלגה מרכסיסטית עצמאית בעלת גוון טרוצקיסטי ואנרכיסטי).
בשלבים מאוחרים יותר של הלחימה בוטלו חוזיהם של שכירי חרב, ולימוד השפה הספרדית הפך לחובה, כאשר היחידות הפכו לחלק מן הצבא הספרדי הרפובליקני הסדיר.
מעמדם של אנשי הבריגדות לאחר המלחמה.