I starten av den spanske borgerkrigen var han utstasjonert i Madrid og forble lojal til den republikanske regjeringen. Etter at regjeringen rømte Madrid i november 1936 fikk Miaja kommando over Junta de Defensa i Madrid. Sammen med sin stabssjef Vicente Rojo Lluch klarte han å stoppe nasjonalistene ved Manzanareselven under Beleiringen av Madrid.