הבריגדות הבין-לאומיות
המגע הקרבי הראשון - הקרב על מדריד

הבריגדה הבינלאומית הראשונה, הבריגדה ה-11 (שהוספה לעשר בריגדות נוספות של הצבא הספרדי הסדיר, בשורותיהן לחמו כבר מתנדבים זרים), תחת פיקודו של גנרל אימיליו קלבר, פעלה במהלך הקרב על מדריד, ותפסה עמדות ב-8 בנובמבר 1936. בבריגדה פעלו פלוגות "אדגרד אנדרה" (גרמנים) "הקומונה הפריזאית" (צרפתים) ו"דומברובסקי" (פולנים), וכן פלוגת בריטים שהתמחו בהפעלת מכונות ירייה. בסך הכול מנתה הבריגדה 1,900 איש. ב-13 בנובמבר הצטרפו אליהם אנשי הבריגדה ה-12 ובשורותיהם 1,550 איש.
הקרב על מדריד היווה הצלחה לכוחות הרפובליקה, ותפקיד הבריגדות בניצחון זה הוכר על ידי הכל, ולעיתים מעבר לחלקם במציאות (כך, למשל, הצהיר השגריר הבריטי לספרד, סר הנרי צ'ילדון, כי לא היו ספרדים בצבא שהגן על מדריד). אף על פי שהם לא ניצחו בקרב בכוחות עצמם, או אף שינו את המצב באופן משמעותי, בהחלט שימשו דוגמה לכוח לחימה מעולה, ושיפרו את המוראל הירוד של האוכלוסייה, בכך שהפגינו את דאגת העולם לאומה הספרדית.
אחת העמדות האסטרטגיות במדריד הייתה ה"קאסה דל קמפו" (Casa del Campo). הכוחות הלאומניים שם היו פלוגות קולוניאליות ממוצא צפון אפריקני בפיקודו של הגנרל ורלה (Varela). הם היו לוחמים מעולים בשטח הפתוח, אך לא אומנו בלוחמה עירונית, סוג לוחמה בו גילו אנשי הבריגדות שעמדו מולם יכולת בלתי רגילה מתחילת המלחמה. בערב ה-9 בנובמבר 1936 הנחיתו גנרל קלבר ואנשיו מתקפה על עמדות הלאומנים בקאסה דל קמפו. בסוף יום הלחימה נאלצו הלאומנים לעזוב את עמדותיהם, ולזנוח את התקווה כי יוכלו להשתמש בעמדה לצורך התקפה ישירה על מדריד. הבריגדה ה-11 איבדה שליש מאנשיה.
ב-12 בנובמבר הצטרפה לקרב הבריגדה ה-12 בפיקודו של הגנרל לוקאץ', ותפסה עמדות בכביש ולנסיה מדריד. אנשי הבריגדה תקפו את הלאומנים שהתבצרו על גבעה בשם "קורו דה לוס אנחלס", אך נכשלו בהדיפתם של הלאומנים. בעיות של תיאום בין אנשים הדוברים שפות שונות, חוסר במנוחה, ומחסור בסיוע ארטילרי תרמו לכישלון.
ב-16 בנובמבר יחידות אנרכיסטיות מן הצבא הרפובליקני הספרדי הסדיר נאלצו לסגת, ועיר האוניברסיטה במדריד הייתה בסכנת נפילה לידי הכוחות הלאומנים - לגיונרים צפון אפריקנים שקיבלו חיפוי אווירי מלגיון הקונדור הגרמני. הבריגדה ה-11 נשלחה להגן על חזית זו. הקרב היה עקוב מדם, שילוב של הפצצות ארטילריות ואוויריות, עם לוחמת כידונים ורימוני יד מבית לבית. הקרב על עיר האוניברסיטה נמשך עד ל-4 בדצמבר עד שכל האזור היה בשליטת הלאומנים. שני הצדדים החלו בביצור עמדותיהם, ועד מהרה נראה כי כל מתקפה נוספת מכל צד שהוא תגבה מחיר דמים שהתוקף לא יוכל לעמוד בו. המנהיגים הלאומנים נטשו את רעיון המתקפה הישירה על מדריד, והחלו להתכונן למצור על העיר.
ב-13 בדצמבר 1936 ניסו 18,000 חיילים לאומנים לסגור את הטבעת מסביב למדריד באזור גואדרמה. הרפובליקנים שלחו יחידה משוריינת סובייטית בפיקוד הגנרל פאבלוב, אשר ניסיונו בחזית זו ישמש אותו בעתיד בקרבות מלחמת העולם השנייה, וכן את הבריגדה ה-11 והבריגדה ה-12. התקדמות הלאומנים נעצרה לאחר קרבות קשים.
בשלב זה יזמו הרפובליקנים מתקפה בחזית קורדובה. הקרב הסתיים בכישלון. אנדרה מארטי האשים את מפקד פלוגת "מרסייז" הצרפתית גאסטון דהלאסאל בריגול ובגידה, והורה להוציאו להורג. ספק אם דהלאסאל אכן היה בוגד. הוא הופלל על ידי סגנו, אנדרה אוסלר, אשר יוצא בעתיד בעצמו להורג על ידי אנשי ה"רזיסטנס" בצרפת במהלך מלחמת העולם השנייה, בעוון בגידה.
ניסיונות הלאומנים להשלים את הטבעת מסביב למדריד לאחר חג המולד נכשלו, לאחר קרבות קשים. בתחילת ינואר 1937 הגיעה פלוגת "טלמאן" ל"לה רוסאס" והחזיקה שם בעמדות, תוך לחימה עד החייל האחרון. ב-9 בינואר הגיעו הבריגדות ה-12 וה-14 וכן המחלקה הבריטית הראשונה למדריד, וניסו להחזיר שטחים שאבדו במהלך הלחימה האחרונה, אך ללא הצלחה. ב-15 בינואר חלה הפסקה בלחימה, והצדדים התבצרו בעמדותיהם. עד סופה של הלחימה, באמצע שנת 1939 החזיקה מדריד מעמד.