Después de intervenir en la ruptura en dos de la zona republicana, actúa en la Batalla del Ebro, que se convertiría en la batalla decisiva de la guerra. Durante los combates contras las unidades del Ejército del Ebro se disputó con la 1.ª División de Navarra, en palabras del general Rafael Casas de la Vega, «el duro de honor de ser la mejor División en aquella decisiva acción». Durante la Batalla del Ebro la 13.ª División fue una de las unidades franquistas con más pérdidas, con 5.959 bajas.