Kampene brøt ut 6. juli ved at republikanerne bombarderte nasjonalistenes stillinger med artilleri og fra luften. Deretter rykket styrkene underlagt Enrique Líster rundt 8 km fram og omringet Brunete. Angrepet kom overraskende og den mest konsentrerte styrken så langt i borgerkrigen, og byen falt under republikansk kontroll i løpet av formiddagen. Nasjonalistiske motangrep førte imidlertid til at Lister måtte stoppe sin framrykking rett sør for byen.