En julio, tras el comienzo de la ofensiva republicana en Brunete, la 150.ª División fue rápidamente enviada a este sector como refuerzo. En el río Perales algunos efectivos de la división lograron fijar a la 46.ª División republicana, frustrando sus avances hacia el sur y el oeste de Quijorna. Tras frenar la ofensiva republicana, el 18 de julio las fuerzas de Sáenz de Buruaga lanzaron un potente contraataque contra las posiciones enemigas con el apoyo de la 13.ª División de Barrón y otras fuerzas. El día 19 las fuerzas de la división lograron romper las líneas republicanas, avanzando varios kilómetros; la batalla continuó hasta el 25 de julio, tras la reconquista de Brunete por la 13.ª División.