В ноябре 1936 г. «армия Тахо» достигла Мадрида. К тому времени ситуация несколько изменилась. Наступление националистов на мадридском направлении 6–9 ноября замедлилось, а республиканское отступление продолжалось, но сопровождалось ожесточенными боями. 15 ноября националисты достигли южных окраин Мадрида — Университетского городка и Каса дель Кампо, но дальше продвинуться не смогли. Их натиск разбился об упорство поднявшихся на борьбу горожан и первых регулярных частей республиканской армии.
Этот первый успех республики оказался возможным не благодаря, а, скорее, вопреки действиям правительства — в ночь с 6 на 7 ноября руководство республики покинуло Мадрид, министры бежали 8 Валенсию. Практически одновременно войска, обороняющие город, получили приказ отойти и создать линию обороны восточнее города.
Этого не произошло лишь благодаря усилиям политических партий, создавших вместо бежавшего правительства Хунту обороны Мадрида. Председателю вновь созданного военного органа генералу Миахе с трудом удалось предотвратить повсеместный отход войск и сколотить из них группировку, способную удержать город. Усилия этого человека, направленные на преодоление неразберихи и паники, порожденной отъездом правительства, достойны куда более высокой оценки, чем та, что присутствует в отечественной литературе. В дни обороны столицы проявились способности полковника Висенте Рохо, ставшего начальником Генерального штаба республиканской армии. Что касается вклада отдельных политических партий, то значительную роль тогда сыграла КГМ. Но главную роль в событиях, несомненно, принадлежало населению Мадрида.
С особой яркостью высветился весь характер испанской гражданской войны, где две столицы — Мадрид и Барселона, заметно обогнавшие в развитии другие регионы страны, противостояли остальной Испании. В гражданской войне не было правых и виноватых, а Мадрид в своей воле к сопротивлению был прекрасен, как любой город, народ которого не желал видеть хозяйничающих на своих улицах чужих людей с оружием. Именно простые мадридцы, уверенные в правильности своих идеалов, превратили столиц в неприступную крепость, им принадлежит главная заслуга в том, что Мадрид устоял в ноябре 1936 г.
Ожесточенность сражения за Мадрид окончательно засвидетельствовала изменение характера войны, ее форм и методов. Вместо маневренной, напоминающей карательную экспедиционную компанию, ока приобрела облик типичного европейского вооруженного конфликта середины XX века. Противостоящие силы все шире использовали друг против друга массу военной техники: артиллерию, танки, авиацию. С осени 1936 г. на ход боевых действий большое влияние оказывал фактор интенсивности военных поставок. Националисты опирались на поддержку Германии и Италии, республиканцы получали некоторые боевые средства от западных демократий, но главная помощь Испанской республике поступала из СССР.
Известно, что первые итало-германские поставки имели место с конца июля 1936 г. Примерно в то же время правительство Республики приобрело определенное количество боевой техники во Франции, Англии, США, Мексике, Чехословакии, Польше, Канаде и Нидерландах. С принятием международного решения о невмешательстве объем военной помощи республике сократился.
В поисках нового источника поступления техники мадридское правительство через своего посла в Москве запросило СССР относительно возможности продажи вооружения. 29 сентября 1936 г. Политбюро ЦК ВКП (б) приняло решение о начале «операции X», целью которой было оказание военно-технического содействия Испанской республике. Советский Союз заявил о своей особой позиции в вопросе о невмешательстве. Заявление советского представителя от 7 октября 1936 г. гласило: «СССР не может считать себя связанным соглашением о невмешательстве в большей степени, чем любой из остальных участников соглашения». Тем самым Советский Союз заявил о своей готовности поставлять технику и вооружение республике, равно как Италия и Германия взяли на себя обеспечение потребностей националистов. Первые грузы из СССР качали поступать в Испанию 28 сентября, несколько раньше началась деятельность направленных туда советских военных специалистов. Поток советской военной помощи продолжался до 1938 г. Одновременно националисты получали оружие и технику из Италии и Германии. Вопрос об интенсивности этих поставок стал, без преувеличения, важнейшим в ходе гражданской войны.