9月，馬德裏開始遭到轟炸。11月初叛軍進至馬德裏城郊，馬德裏保衛戰進入緊張階段。7日，叛軍開始全線展開進攻。共和軍頑強抵抗，狠狠打擊叛軍，使叛軍每前進一步，都要付出重大的傷亡代價，叛軍進入馬德裏市區的企圖未能得逞。1937年2月和3月，叛軍和德、意侵略軍又先後發動了兩次強大的攻勢，都遭到失敗。經過幾番較量後，法西斯侵略軍和叛軍被迫暫時放棄占領了馬德裏的企圖，將其主要攻勢轉向北方。
1937年夏，叛軍和侵略軍在集聚兵力後轉入進攻。參加這次進攻的兵力有15萬人，佛朗哥叛軍主力集中在畢爾巴鄂方向作戰。共和軍僅能集結6萬軍隊分散抗擊敵人。6月20日，巴斯克地區的首府畢爾巴鄂失守。10月22日，共和軍在重工業區阿斯圖裏亞斯的最後一個據點希洪城陷落。隨後，法西斯指揮部把作戰重點轉向了東線。1938年3月，叛軍轉入進攻，突破共和軍防禦，推進到地中海沿岸，切斷了加泰羅尼亞和西班牙中部以及南部地區的聯係。接著叛軍分兵出擊，南攻巴倫西亞，北進巴塞羅那，共和國處於多方受敵的危急局麵。這時英、法政府卻封鎖法西邊界，扣留共和國從國外購買的大批軍火。12月法西斯聯軍集中30萬重兵進攻加泰羅尼亞。1939年1月26日，加泰羅尼亞首府巴塞羅那失陷。2月11日，法西斯聯軍在付出重大傷亡的代價後占領加泰羅尼亞全境。
英、法帝國主義者在美國的公開支持下，脅迫共和國政府投降來迅速結束西班牙戰爭。2月27日，英、法兩國政府相繼宣布承認佛朗哥政權並斷絕同共和國政府的外交關係。此時共和國政府處境非常困難，盡管決心作戰到底，但共和國內部的反革命武裝叛亂打斷了政府繼續抗戰的意圖。3月5日在英、法指使下，共和國內部的卡薩多上校和右翼社會黨首領貝斯太羅與叛軍相勾結，在馬德裏發動反革命政變，奪取了共和國政權，實行白色恐怖，到處搜捕屠殺共產黨員和愛國者。為了配合這一叛亂，佛朗哥的軍隊全線出擊，牽製在前線的共產黨作戰部隊不能回師援救馬德裏。28日，經曆了兩年八個月戰鬥洗禮的英雄城市馬德裏終於在內外敵人的夾攻下陷落。4月初叛軍控製西班牙全境，共和國被扼殺，法西斯獨裁政權開始了在西班牙的統治。
▓評說▓
西班牙共和國的失敗是一係列不利的內外因素所造成的。最重要的外部因素是德、意的武裝幹涉以及英、法的所謂“不幹涉”政策。內部諸因素中，西班牙共產黨始終沒有掌握人民陣線的領導權問題則是最主要的，這是一個重要的教訓。這場戰爭牽製了德、意法西斯對其他國家的侵略行動，為各國人民反法西斯鬥爭提供了寶貴的經驗教訓。它的意義遠遠超出西班牙本身，成為第二次世界大戰前夕民主力量反對法西斯侵略勢力的一個重大事件，是30年代國際反法西斯鬥爭的重要組成部分。