En julio, de cara a la ofensiva de Brunete, fue asignada a la 34.ª División del XVIII Cuerpo de Ejército. La 68.ª BM tuvo una destacada actuación durante los combates. El 9 de julio envió a dos de sus batallones para apoyar a la 15.ª División, que se encontraba en una posición difícil. Al día siguiente la 68.ª BM ocupó la cota 660 que dominaba Villafranca del Castillo y, el 11 de julio, lanzó un ataque contra el vértice «Romanillos», sin éxito. Una bandera de la Falange sevillana resistió en Villanueva de la Cañada los ataques de la 68.ª BM y la 16.ª BM, si bien esta localidad acabaría siendo conquistada. El 19 de julio una ataque franquista obligó a la 68.ª BM a intervenir rápidamente para intentar contener la presión enemiga; al día siguiente lanzó un contraataque para intentar frenar la contraofensiva franquista, sin éxito. El día 26 la brigada fue retirada del frente.