En febrero de 1937 fue nombrado comandante del Ejército del Centro, en sustitución del general Pozas, al frente del cual tomó parte en las batallas de Jarama, Guadalajara y Brunete, por lo que se convirtió en uno de los militares más destacados de la zona republicana. Sin embargo, la actuación militar de Miaja volvería a tener varios aspectos polémicos: durante los combates en Brunete mostró lentitud en la toma de decisiones, especialmente cuando se produjo el contraataque franquista. Unos meses antes, durante la batalla de Jarama, Miaja ya había sostenido serias diferencias con el general Pozas en cuanto a la dirección de las operaciones.