A mediados de diciembre fue enviada al frente de Teruel, tras el cerco republicano de la capital turolense. La división quedó agregada al Cuerpo de Ejército de Galicia, mandado por el general Antonio Aranda. El día 29 participó en la potente contraofensiva franquista, si bien la unidad solo consiguió pequeños avances a costa de un elevado número de bajas. El 4 de enero de 1938 participó junto a la IV División de Navarra en el asalto de las alturas de «Celadas», haciendo algunos avances. Los defensores de Teruel, sin embargo, se rindieron el 7 de enero. A partir de ese momento todos los esfuerzos del Ejército franquista se dirigieron hacia la reconquista de la capital de provincia. En febrero la 150.ª División tuvo un papel activo durante la batalla del Alfambra y la posterior reconquista de Teruel.