הלאומנים ניצלו את תנופת הניצחון שלהם בטרואל, ובסתיו יצאו למערכה גדולה במטרה לכבוש את אראגון ולהגיע עד לחופי הים התיכון באופן שיביא לניתוק קטלוניה משאר הרפובליקה. ב-9 במרץ פתחו הלאומנים במתקפות לכל אורך קו החזית, מהרי הפירנאים בצפון ועד טרואל בדרום. 160,000 חיילים לאומנים מצוידים היטב כבשו עיירה אחר עיירה תוך שהם נהנים מסיוע אווירי וארטילרי, כשמולם נעמדים 100,000 חיילים רפובליקנים הסובלים ממורל ירוד, מאבקים פנימיים ומחסור בציוד חיוני. עד מהרה קרסו קווי ההגנה של הרפובליקנים, והלאומנים פתחו בתמרון מהיר מזרחה. ב-10 במרץ נפלה בלצ'יטה ושבה לשלטון לאומני לאחר שבעה חודשים של שליטה רפובליקנית, וב-3 באפריל נפלה ליידה, אחת מהערים הגדולות בחבל. ה-14 באפריל, יום השנה השמיני להקמת הרפובליקה, היה יום קשה לתומכיה. באותו היום הגיעו הכוחות הלאומניים לחופי הים התיכון בקאסטיון ובכך השלימו את כיתור קטלוניה ופיצול השטח שנותר בידי הרפובליקנים לשניים. תוך ימים שלטו הלאומנים ב-64 ק"מ מחופי הים, והרפובליקנים תהו מה יוכל לחלץ אותם מהמצב האסטרטגי הקשה אליו נקלעו. הלאומנים לא התמהמהו, והחליטו להמשיך עם כוחותיהם דרומה לאורך החוף, לכיוון ולנסיה. הייתה זאת עיר הנמל השנייה בחשיבותה לרפובליקנים אחרי ברצלונה, שכעת כבר לא הייתה רלוונטית למדריד לאחר שקטלוניה כולה התנתקה מהרפובליקה. בין אפריל ליולי הצבא הלאומני התקדם באיטיות אך בהתמדה לכיוון ולנסיה. העיר וסביבתה היו מוגנות היטב, והלאומנים סבלו מאבדות רבות. רבים מהרפובליקנים החלו לאבד תקווה באשר ליכולתם לנצח, אך עבורם כניעה לפרנקו ולפאשיסטים הייתה בלתי מתקבלת על הדעת. הם גם ידעו כי אם ייפלו בשבי גורלם יהיה כגורל שאר הרפובליקנים שנפלו בשטחי הלאומנים: דיכוי, מאסר מתמשך ואף הוצאה להורג. ראש הממשלה חואן נגרין, שהבין את חומרת המצב, קיווה שאם הרפובליקנים יחזיקו מעמד כמה חודשים נוספים, היטלר יצית במוקדם או במאוחר מלחמת אירופאית גדולה, אליה מדינתו תצטרף וכך אולי תזכה בהגנה אקטיבית של בעלות הברית או ברית המועצות.
הקרב על האברו ונפילת קטלוניה.
לאחר המערכה על אראגון, התייצב קו החזית המזרחי בין קטלוניה הרפובליקנית לאראגון הלאומנית לאורך נהר האברו רחב הידיים. בעוד רוב הצבא הלאומני עוצר על האברו ומרכז את מאמציו דרומה משם לכיוון ולנסיה, החליטו ברפובליקה לצאת למתקפה גדולה מקטלוניה לכיוון דרום. מטרת המתקפה הייתה להקל על הלחץ שהפעילו הלאומנים על ולנסיה, ולמנוע את נפילתה. הייתה זאת העיר השלישית בגודלה בספרד, אך חשוב מכך היא הייתה עיר נמל שחיוניותה גברה לאחר התנתקות קטלוניה משאר הרפובליקה שהפכה את עיר הנמל ברצלונה ללא רלוונטית עבור מדריד ורוב השטח הרפובליקני. ללא ולנסיה יתקשו הרפובליקנים לקבל סיוע חיצוני או לקיים מסחר משמעותי עם שאר העולם. מלבד מניעת נפלית ולנסיה, קיוו הרפובליקנים כי מתקפה מקטלוניה לעבר נהר האברו תוכל להוות התחלה של מערכה לחיבור מחדש של שטחי הרפובליקה.
בהוראתו של ראש הממשלה נגרין הגה ראש המטה הכללי ויסנטה רוחו את התוכנית. בחצות הלילה שבין 24 ביולי ל-25 ביולי, חיילים רפובליקנים החלו לחצות את נהר האברו מערבה במספר נקודות במקביל, תוך שהם נעזרים בסירות גומי. הם ביססו במהירות ראשי גשר על הגדה המערבית, והקימו גשרים צפים על הנהר. בסופו של דבר יחצו את האברו 80,000 חיילים רפובליקנים, אשר עתידים לקחת חלק בקרב הגדול ביותר במלחמת האזרחים כולה. הרפובליקנים התקדמו תחילה במהירות, כשהם נהנים מהצלחתם להפתיע את הלאומנים. הם התקדמו כמה קילומטרים תוך שהם כובשים כפרים וגוברים על כוחות לאומניים מבולבלים שלנוכח מתקפת הפתע נכנעו או נסוגו.
על אף ההפתעה הלאומנים התעשתו במהירות. תוך שעות, בבוקר 25 ביולי, הורה פרנקו על שליחת כמה אוגדות חי"ר לצד כל חיל האוויר הלאומני אל נהר האברו. כיממה לאחר פרוץ הקרב, ב-26 ביולי, אחרי שהרפובליקנים הספיקו להתקדם כעשרה קילומטר בלחימה קשה, הם נבלמו. קו החזית התייצב וניסיונות הרפובליקנים להבקיע אותו כשלו. בשמונת הימים הבאים ניהלו הלאומנים קרב בלימה עקוב מדם כאשר הם מצליחים להגן על עמדותיהם ולמנוע התקדמות רפובליקנית נוספת. ב-3 באוגוסט, לאחר שהבינו כי לא יוכלו להמשיך את מתקפותיהם, עברו הרפבוליקנים להגנה והתחפרו בעמדותיהם. אף על פי שהרפובליקנים לא הצליחו להשיג את כל יעדיהם, הם התגאו בהצלחתם לעבור שוב להתקפה ולהצליח לכבוש שטח, וחשוב מכך לעצור את המתקפה הלאומנית על ולנסיה ולרתק את כוחותיו של פרנקו אל האברו. יותר מכל, ההצלחה הראשונית של המתקפה הנועזת הציתה רוחות של שמחה בקרב הרפובליקנים, וחשוב מכך, תקווה מחודשת שהניצחון במלחמה אפשרי.
על אף שרוב הגנרלים הלאומניים סברו כי יש לבסס את קו ההגנה מחדש ובמקביל לצאת למתקפה אל עומק קטלוניה דרך ליידה; פרנקו סירב לתת לרפובליקנים ליהנות מטעם הניצחון זמן רב, והורה על מעבר להתקפה וכיבוש מחדש של כלל השטח שממערב לאברו. הרפובליקנים לעומת זאת היו נחושים להחזיק את קו החזית אל מול מתקפת הנגד הלאומנית, ולא לסגת מהשטח שכבשו. בחודשים הבאים הרפובליקנים סבלו מהפצצות אוויריות והפגזות ארטילריות כבדות ללא הפסקה, לצד מתקפות חוזרות ונשנות של הלאומנים על עמדותיהם. חום הקיץ הכבד הסב קושי לשני הצדדים להתמיד בלחימה שהידרדרה במהירות למלחמת התשה. הלאומנים הצליחו באופן איטי להתקדם ולדחוק את אויביהם, ולבסוף, ב-16 בנובמבר, נסגו אחרוני החיילים הרפבוליקנים מהגדה המערבית של האברו. לקח ללאומנים יותר ממאה יום לכבוש מחדש את השטח שהרפובליקנים כבשו ביממה אחת. כמעט 100,000 איש נהרגו ונפצעו בקרב, משני הצדדים הלוחמים.
עם תום הקרב על האברו, תוך קריאה להוצאת כלל הכוחות הזרים מספרד, הכריז ראש הממשלה נגרין במשכן חבר הלאומים בז'נבה על פירוק הבריגדות הבינלאומיות באופן חד צדדי. תקוותו שהצעד יגרור צעדים דומים מצד גרמניה ואיטליה, נכזבו. לצעד של נגרין הייתה בעיקר משמעות סמלית ודיפלומטית, היות שבאותה העת רוב המתנדבים כבר ממילא שבו לארצותיהם והבריגדות הבינלאומיות שסבלו מאבדות רבות במלחמה הורכבו בעיקר מספרדים.
ב-23 בדצמבר חצו הלאומנים את נהר האברו מזרחה, ופלשו בכוחות גדולים אל קטלוניה. הם התקדמו בשלושה כוחות עיקריים, האחד לכיוון טרגונה שבדרום, השני לברצלונה, והשלישי לז'ירונה הצפונית. הכוחות הלאומניים נתקלו בהתנגדות מועטה ובחיילים שסבלו ממורל ירוד במיוחד. התבוסה הכואבת של הרפובליקנים בקרב על האברו החליפה במהירות תקווה בייאוש. ב-14 בינואר נכנס הגנרל חואן יאגואה בראש כוחותיו אל טרגונה. כשבועיים לאחר מכן נפלה גם ברצלונה, מעוז השמאל וההתנגדות לפאשיזם. המונים נמלטו צפונה, אל צרפת, תוך שהם סובלים ממחסור במזון ומחורף קשה. בין הנמלטים היו גם נשיא הרפובליקה מנואל אסאניה, שהשתכן בצרפת והכריז על התפטרותו.
נפילת קטלוניה המיטה אווירת נכאים על הרפובליקנים, שעדיין החזיקו בשליש מספרד כולל מדריד הבירה, יחד עם צבא של חצי מיליון חיילים. עם זאת, היה ברור לכולם כי ניצחון במלחמה איננו אפשרי. ב-27 בפברואר בריטניה וצרפת סתמו את הגולל על האפשרות של סיוע חיצוני והכריזו על הכרה בממשלתו של פרנקו וייסוד יחסים דיפלומטיים עימה. למרות זאת, המשיך ראש הממשלה נגרין לקוות כי המלחמה תתרחב במהרה לעימות אירופאי גדול, ולכן התעקש כי יש להמשיך בלחימה. בניגוד אליו, בכירים הרפובליקני בצבא סברו כי המשך המלחמה חסר אחריות ובלתי הגיוני. חייליהם סבלו ממורל נמוך למדי, והם רצו להימנע ככל האפשר משליחתם למוות לשווא במאבק שהפך בעיניהם לחסר סיכוי. בנוסף תנאי החיים במדריד היו קשים, האוכלוסייה סבלה ממחסור במזון ורבים קיוו המלחמה תיגמר, לא משנה מה ההשלכות אשר יהיו. קולונל סחיסמונדו קאסדו החליט לנקוט פעולה. הוא ניצל את שהייתו של נגרין מחוץ למדריד וב-5 במרץ תפס את השלטון במה שהיה הלכה למעשה הפיכה צבאית. הרפובליקה נקלעה לבלבול וחוסר ודאות. כמה מפקדים קומוניסטים שהיו נאמנים לנגרין החליטו לצאת כנגד ההפיכה הצבאית ותקפו את הכוחות הנאמנים לקאסדו. כשבוע הצדדים נאבקו האחד בשני, עד שקאסדו גבר על מתנגדיו. במקביל נגרין המודח נמלט מהמדינה. תקוותו של קאסדו לנהל משא ומתן לכניעה בתנאים הולמים מול פרנקו, נכזבה. פרנקו דרש כניעה ללא תנאי וסירב לדון על כל מתווה אחר. לאחר שהניסיון להגיע לכניעה מוסכמת נכשל, ב-26 במרץ הורה פרנקו לכל כוחותיו לצאת למתקפה לכל רוחבה של ספרד לעבר מדריד. הכוחות הלאומניים נתקלו בהתנגדות מזערית, והכוחות הרפבוליקנים הניפו דגלים לבנים בזה אחר זה. יומיים לאחר מכן, מדריד נפלה. בימים הבאים גורל דומה פקד גם את ולנסיה ושאר ערי הרפובליקה. ב-1 באפריל הודיע פרנקו בנאום ברדיו על סוף המלחמה:
בין הקרבות.
טרור לבן, טרור אדום.