В общей сложности в Мадридской операции принимали участие 36 Т-26,15 советских БА, 20 «Рено» FT и около 30 броневиков испанской постройки.
С начала декабря 1936 г. в Испанию в массовом порядке начинают прибывать советские танки Т-26 и бронеавтомобили БА-6 и ФАИ, а также личный состав во главе с комбригом Д. Павловым. Командиры и механики-водители были кадровыми военнослужащими лучших частей РККА: танковой бригады им. Володарского (г. Петергоф), 4-й танковой бригады (г. Бобруйск), механизированного корпуса им. Калиновского (г. Наро-Фоминск). На основе почти 100 единиц прибывшей техники и личного состава начинается формирование маршевых рот, батальонов и 1-й Республиканской танковой бригады. Формирование происходило в учебной танковой школе (г. Арчена). Эти подразделения и части после комплектования сразу бросались в бой.
Например, танковую роту под командованием П. Цаплина в составе 9 танков Т-26 и 6 бронеавтомобилей ФАИ с помощью тяжелых грузовиков 20 декабря 1936 г. перебросили под Теруэль (Арагонский фронт) с задачей поддержать операцию по ликвидации Теруэльского выступа. 27 декабря танковая рота пошла в атаку. За ней следовали бронемашины, открывшие огонь с шоссе по огневым точкам мятежников вправо и влево от дороги. Противник оказывал яростное сопротивление, забрасывая танки бутылками с бензином и ведя огонь из противотанковых пушек. В течение последующих шести дней рота Цаплина еще несколько раз участвовала в атаках, которые не увенчались успехом. В ходе этих боев было потеряно четыре Т-26 и один ФАИ. Основной причиной неудачи этой операции было нежелание испанской пехоты идти вперед. Так, во время атаки танков 1 января бойцы бригады анархистов, обвешанные гранатами и пулеметными лентами, кричали «Вива Россия!», но в бой за танками не шли. Не помог и личный пример П. Цаплина, который вышел из танка и попытался повести доблестных анархистов вперед. Единственная боеспособная пехотная часть -13-я интербригада, не поддержанная испанцами, понесла в этих боях огромные потери. В ее составе сражалась рота бывших русских белогвардейцев. Она почти полностью погибла под Теруэлем.
Осада Мадрида продолжалась. В начале января 1937 г. мятежники возобновили наступление на Мадрид. Командование республиканцев отдало приказ о подтягивании к Мадриду резервов, в том числе и 1-й бронетанковой бригады Д. Павлова, насчитывавшей 56 танков Т-26 и 10 бронеавтомобилей ФАИ и БА-6.
Командир танковой бригады республиканских вооруженных сил генерал Д. Г. Павлов. Испания. 1937 г.
Организационно бригада состояла из четырех батальонов танков и роты бронеавтомобилей и была полностью укомплектована советскими экипажами. Под Мадрид она прибыла 6 января 1937 г. и готовилась принять участие в контрнаступлении республиканских войск в полном составе. С 6 по 10 января в оборонительных боях вместе с правительственными войсками участвовал 1-й танковый батальон капитана В. Баранова. Здесь хорошо показали себя броневики БА-6, которые подбили несколько танков противника. 11 января бригада 2-м и 3-м батальонами атаковала укрепленные позиции франкистов. Во время этой атаки республиканские танки уничтожили до 450 вражеских солдат, 6 полевых орудий, одно орудие ПТО, 30 пулеметов, 10 автомашин.
В этом сражении советские танкисты проявляли чудеса храбрости. Так, В. Новиков, после того как его танк был подбит, а экипаж погиб, продолжал вести огонь по врагу из горящей машины до тех пор, пока не потерял сознание. Ночью комиссар батальона и несколько офицеров попытались его спасти. Однако, потеряв много крови и сильно обгорев, он плохо видел и открыл стрельбу из пистолета по своим, пока вновь не потерял сознание. Товарищи завернули его в одеяло и осторожно вытащили из танка. Очнулся Новиков только на госпитальной койке.
Указом Президиума Верховного Совета СССР в январе 1937 г. за оборону Мадрида звание Героя Советского Союза было присвоено танкистам: капитану П. Арману, лейтенантам Д. Погодину, С. Осадчему, Н. Селецкому, младшим командирам П. Куприянову и С. Быстрову. Позже Героями Советского Союза стали В. Новиков, Д. Павлов.
…К февралю 1937 г. между республикой и мятежниками установилось шаткое равновесие. Маневренная война закончилась. Бои велись на четырех фронтах: Северном, изолированном от основной республиканской территории, Арагонском, Центральном и Южном. Крупная победа республиканцев была одержана под Гвадалахарой 8-16 марта 1937 г., где две итальянские дивизии при поддержке 85 танков пытались отрезать дорогу на Мадрид, но находились в колоннах на раскисшей от дождей дороге, и когда подверглись удару штурмовиков, то были рассеяны по окрестностям.