Později odešel na jih, kde se zúčastnil posledních operací obléhání Alcázar, které byly do té doby neúspěšné. Jakmile padlo Toledo do rukou povstalců, byl Burillo přítomen v různých akcích Front of the center, snažil se dát pořádek mezi miliciány ve své koloně, kteří byli demoralizováni. Později se se svou kolonou účastnil obrany Madridu.
- Ne, ne. Na konci roku 1936 opustil vedení své kolony, která byla později militarizována a přeměněna na 45. smíšenou brigádu; pokračoval v vedení nově vytvořené 9. divize. S touto jednotkou bude přítomen v některých sektorech madridské fronty až do února 1937, kdy nastane začátek frankistické ofenzívy na jih od Madridu. Aby to zastavili, republikáni zorganizovali dvě obranné skupiny: jedna z nich byla pod velením Burilla a závisela na armádě Středního pod velením generála Sebastiána Pozas.