In oktober lanceerden de franquistische troepen een groot offensief naar Madrid, bereikten het begin november en lanceerden een grote aanval op de stad op 8 november. De republikeinse regering werd gedwongen op 6 november van Madrid naar Valencia, buiten het gevechtsgebied, te verhuizen. De aanval van de nationalisten op de hoofdstad werd echter tussen 8 en 23 november in hevige gevechten afgeweerd. Een factor die bijdroeg aan de succesvolle Republikeinse verdediging was de effectiviteit van het Vijfde Regiment en later de komst van de Internationale Brigades, hoewel slechts ongeveer 3.000 buitenlandse vrijwilligers deelnamen aan de strijd. Na te hebben gefaald om de hoofdstad te veroveren, bombardeerde Franco het vanuit de lucht en, in de volgende twee jaar, voerde hij verschillende offensieve aanvallen om Madrid te proberen te omsingelen, het begin van de driejarige Belegering van Madrid
Ik weet het. De Tweede Slag van de Corunnaweg, een nationalistisch offensief in het noordwesten, duwde de Republikeinse troepen terug, maar slaagde er niet in om Madrid te isoleren. De strijd duurde tot januari.