Die CNT hatte während des Bürgerkrieges zwischen 1,5 und 2 Millionen Mitglieder. In Katalonien, seinerzeit die Hochburg des revolutionären Syndikalismus in Spanien, wurde ihr im Juli 1936 die Regierungsübernahme durch den Präsidenten Lluís Companys i Jover angeboten. Sie lehnte zunächst ab, stellte jedoch ab November des gleichen Jahres vier Minister in der Zentralregierung unter Regierungschef Largo Caballero (Juan Peiró, Federica Montseny, Juan García Oliver, Juan López Sánchez) und beteiligte sich auch an der Generalitat de Catalunya (u. a. Diego Abad de Santillán). Der Eintritt in die Regierung war ein Bruch mit den apolitischen Prinzipien der CNT, wurde aber als notwendig angesehen, da es im Kontext des Bürgerkrieges nicht in ausreichendem Maße gelang, wirkungsmächtige basisdemokratische Strukturen zu etablieren, die den Zentralstaat ersetzen konnten. Unterstützt und politisch beeinflusst durch die Sowjetunion gewannen die staatlichen Strukturen wieder zunehmend an Einfluss. Die Regierung Caballeros ging vermehrt auf Konfrontationskurs zur CNT, was seinen Höhepunkt in den Maiereignissen fand. Nach der Machtübernahme von Juan Negrín wurde die spanische Revolution beendet. Trotz ihrer stetig wachsenden Mitgliederbasis verloren CNT und FAI im Laufe des Bürgerkrieges kontinuierlich an politischer Handlungsmacht.