למרות המרכיבים הרבים במלחמת האזרחים המזכירים את מלחמת העולם הראשונה, היו במלחמת האזרחים גם חידושים רבים בשדה הקרב שהביאו רבים לטעון שהמלחמה הייתה לא פחות מאשר שדה ניסויים או חזרה גנרלית לקראת מלחמת העולם השנייה. אף על פי שכלי נשק מודרניים כמו טנקים ומטוסים הופיעו כבר בסוף מלחמת העולם הראשונה, הם מילאו בה תפקיד שולי, וכך גם בעימותים רבים שנערכו בתקופה שבין שתי מלחמות העולם. מלחמת האזרחים בספרד הייתה העימות הראשון בו הכוח האווירי מילא תפקיד מכריע. בעיקר הצטיינו בשימוש בכוח האווירי הלאומנים והגרמנים שתמכו בהם באמצעות לגיון הקונדור. בשורה של קרבות, באופן המזכיר מרכיבים מלוחמת הבליצקריג הגרמנית, הוציאו לפועל הלאומנים כמה התקפות גדולות שהצליחו להבקיע ביעילות את קווי ההגנה של הרפובליקניים, תוך שימוש בתורות לחימה מודרניות כמו לוחמה משולבת ורב-זרועית. בהתקפות אלו התקדמו על הקרקע באופן מתואם כוחות הרגלים בסיוע כוחות שריון לא גדולים, כשהם מלווים בסיוע ארטילרי ואווירי נרחבים. כך אירע למשל בקרב מאלגה (פברואר 1937) ובהתקפות על הצפון (מרץ–אוקטובר 1937), אראגון (מרץ–אפריל 1938) וקטלוניה (דצמבר 1938–פברואר 1939). כל המערכות הללו התאפיינו בתמרון מהיר ורציף של הלאומנים ובכישלון הרפובליקנים לבלום ולבסס קווי הגנה חדשים, והם הסתיימו בכיבושים טריטוריאליים נרחבים. בגרמניה התרשמו מהצלחת הכוח האווירי בסיוע אווירי קרוב לכוחות, והייתה לכך השפעה על עיצוב תורת הבליצקריג הגרמנית ושימת הדגש על תפקיד חיל האוויר כמסייע ומשלים את המאמץ המתמרן, ולא כגורם נפרד המתמקד בהפצצת מטרות אסטרטגיות בעומק שטח האויב בלבד. עם זאת, המלחמה לא הדגישה רק את חיוניות ההפצצה הטקטית, אלא גם את יעילות זו האסטרטגית. חילות האוויר של גרמניה, איטליה וספרד הלאומנית הרבו בהפצצות ערים אזרחיות, לראשונה בהיקף כה רחב, מתוך מטרה לפגוע במורל של האוכלוסייה האזרחית. הפצצת גרניקה נודעה לשמצה, אך גם עשרות ערים נוספות חלקו גורל דומה. מדריד הייתה לעיר הבירה האירופאית הראשונה בהיסטוריה להיות מופצצת מהאוויר. גם הגרמנים וגם הסובייטים עסקו בהפקת לקחים מהעימות העקיף ביניהם בספרד לקראת מלחמת העולם השנייה.