In den ersten Tagen des Spanischen Bürgerkrieges leitete Varela den Putsch in Cádiz, später in Sevilla und im ganzen Westen und Norden Andalusiens. Im September 1936 war Varela bei der Einnahme von Toledo für das Massaker an republikanischen Soldaten und der Zivilbevölkerung verantwortlich, Kriegsberichterstatter waren während des letzten Angriffs auf die Stadt nicht zugelassen. Dafür wurde die Belagerung des Alcázars von Toledo von der faschistischen Propaganda umso ausgiebiger nachbearbeitet. Ende 1936 kämpfte er vor Madrid in der Schlacht am Jarama, später verteidigte er erfolgreich Segovia und Brunete gegen republikanische Angriffe. Zum Divisionsgeneral erhoben führte er 1937/38 die Operationen zur Rückeroberung von Teruel im Nordosten Spaniens und verblieb mit seinem Armeekorps bis Kriegsende an dieser Front.