En febrero de 1937 el grueso de brigadistas se incorporó a la Batalla del Jarama, donde el bando republicano logró detener el avance enemigo a costa de grandes pérdidas humanas de la XV Brigada Internacional. Allí, el "Dimitrov", que ofreció una gran resistencia, perdió 2/3 de sus integrantes. El batallón "Dimitrov" y el "Đuro Đaković", donde mayoritariamente estaban integrados los voluntarios yugoslavos, fueron utilizados habitualmente como fuerzas de choque, lo que explica la cantidad de bajas sufridas en esta batalla. Historiadores como Antony Beevor consideran que a menudo estas unidades fueron expuestas a la aviación "nacional", muy superior a la republicana en esos momentos de la guerra.