Después de haberse trasladado al área de Madrid, a mediados de julio partió nuevamente, esta vez hacia el frente de Teruel. Allí quedó establecida en el sector de Algarración, tomando parte en los combates de la zona mientras en Madrid tenía lugar la batalla de Brunete. Cuando terminaron las operaciones en la zona de Teruel, la 6.ª BM fue trasladada más al norte, quedando adscrita a la reserva del V Cuerpo de Ejército de Modesto durante la ofensiva de Zaragoza, aunque finalmente tomaría parte en los combates en el sector de Mediana. La brigada se quedó en este frente como guarnición durante los siguientes meses, y de hecho seguía allí cuando en marzo de 1938 le sorprendió la ofensiva franquista en el Frente de Aragón, precisamente en el lugar en que se desencadenó el ataque principal. La 6.ª BM fue incapaz de resistir el grueso del ataque enemigo, tras un intenso fuego de artillería, por lo que debió emprender la retirada. El 11 de marzo debió cruzar el río Ebro por la zona de Pina, y el día 17 emprendió un contraataque contra la nueva cabeza de puente que las tropas franquistas habían establecido en el sector Alcañiz-Castelserás, aunque la tentativa fracasó.