A comienzos de 1939 se trasladó al frente de Extremadura y quedó encuadrada en la 64.ª División del XVII Cuerpo de Ejército. Fue destinada al sector de Hinojosa del Duque-Valsequillo, con la misión de impedir el cerco de las fuerzas republicanas que se encontraban dentro de la bolsa de Valsequillo. Durante los siguientes días realizó numerosos ataques contra las posiciones enemigas en Sierra Trapera y en Mocitas-Mataborrachas. En los últimos momentos fue enviada al interior de la bolsa, donde cubrió el repliegue republicano. La 2.ª BM salió muy quebrantada de la batalla de Valsequillo, viéndose obligada a reducir su tamaño a dos batallones, por lo que fue retirada a Santa Eufemia para una nueva reestructuración. A pesar de que en octubre de 1938 las brigadas mixtas recibieron la orden de redactar un historial operativo de cada unidad, lo cierto es que no hay constancia de cuál fue su final; al parecer se encontraba en Levante cuando terminó la contienda.