I mellomtiden hadde den republikanske regjeringen i byen blitt omordnet under ledelse av sosialisten Francisco Largo Caballero, hvis regjering besto av seks ministere fra sosialistpartiet, to kommunister, to fra det republikanske venstrepartiet, én fra det katalanske venstrepartiet, én baskisk nasjonalist og én fra den republikanske union. Selv om kommunistene ikke hadde noe flertal i regjeringa, skaffet de seg innflytelse gjennom deres muligheter for å skaffe våpen fra Sovjetunionen og utenlandske frivillige i de internasjonale brigadene. Den republikanske militærkommandanten i Madrid var nominelt en spansk general, José Miaja, selv om de sovjetiske militære kanskje var enda viktigere. General Vlarimir E. «Sancho» Gorev var deres øverstkommanderende, mens general Jakov Vladimirovitsj Smusjkevitsj kontrollerte flystyrkene sendt fra Sovjetunionen og Dmitrij Pavlov og Semjon Krivosjein kommanderte stridsvognstyrkene. Til tross for den sovjetiske støtten var det store flertallet av de republikanske soldatene (ca. 90%) militser organisert av venstreorienterte politiske partier og fagforeninger, som valgte sine egne ledere. Den republikanske kommandoen hadde relativt liten kontroll over disse enhetene i begynnelsen av borgerkrigen.