La nueva unidad tuvo su bautismo de fuego durante la Batalla de Seseña, el 30 de octubre, cuando apoyó un contraataque de los tanques soviéticos contra las Fuerzas sublevadas. Al comienzo de la Batalla de Madrid se hallaba desplegada en Vallecas, donde detuvo los ataques del Ejército de África contra la capital. Siguió operando en la defensa de la capital desde la orilla izquierda del río Manzanares. Por aquel entonces el tamaño de la brigada había aumentado a 8 batallones, por lo que se desdobló en una nueva 1.ª Brigada Mixta «Bis» (más tarde reconstituida como 9.ª Brigada Mixta). El 7 de enero de 1937 se hallaba situada en el Puente de Vallecas y recibió la orden de contraatacar en la Casa de Campo en dirección a Aravaca. El día 19 atacó el Cerro de los Ángeles; aunque ocupó algunas posiciones enemigas, el contraataque finalmente fracasó.