叛軍依靠法西斯大國的援助於1936年8月初開始沿葡萄牙邊界向卡塞雷斯和巴達霍斯方向發動進攻。1936年9月中旬起馬德裏成了緊張爭奪的目標。在通往西班牙首都的遠近接近地上展開的激烈戰鬥表明，共和國方麵不僅有可能擊退叛軍，而且能夠徹底粉碎他們。法西斯大國擔心叛軍遭致失敗，決定公開插手西班牙的國內戰爭。1936年11月18日德國和意大利斷絕了與共和國政府的外交關係並且承認佛朗哥為西班牙政府首腦。在短期內調往西班牙的外國部隊竟達5方多人，其中包括意大利常規軍2.5萬人和德國“鷹”軍團編成內的近1萬人。隨後幹涉軍的力量又迅速增長。1936~1939年共有30多萬幹涉者士兵在西班牙作戰，其中德國5萬、意大利15萬、葡萄牙2萬、摩洛哥約9萬以及其他國家的法西斯集群。戰爭頭兩年內德國和意大利向佛朗哥提供了1650架飛機、1150輛坦克和裝甲車、2700門火炮、數十萬支步槍、750萬發炮彈、1.7萬枚航空炸彈、7600多輛汽車和大量軍需品。意大利和德國的武裝幹涉改變了戰爭雙方的力量對比，軍事優勢轉到佛朗哥分子一邊。
1937年1~2月叛亂者和武裝幹涉者兩次試圖奪取馬德裏都沒有成功。在中部戰線、南部戰線、特別在馬德裏附近，未經嚴格訓練的民軍部隊在激戰過程中改編為正規的人民軍。這支軍隊不僅堅守了馬德裏，在哈拉馬河使敵人遭受重大損失，而且在瓜達拉哈拉粉碎了意大利遠征軍。這些勝利證明了西班牙共產黨創建人民軍隊的政策是正確的。
西班牙人民反對法西斯聯軍的戰爭贏得了民主力量、全世界共產主義和工人運動的支持和竭盡全力的援助。世界上54個國家的4.2萬名國際主義誌願者抵達西班牙，其中大部分人加入了國際縱隊和3個國際營。為了有效地幫助西班牙人民，共產國際和各國共產黨把一些積極的反法西斯戰士派往西班牙，如：陶裏亞蒂、達列姆、柯都維亞、隆哥、布克、拜姆勒、科爾、孔特魯拉斯、施泰恩、賴謝爾、斯弗契夫斯基、明尼希、喬皮奇、帕羅維奇、季米特洛夫、紮爾卡、蓋爾、雷恩、福克斯等。蘇聯人民忠實地遵循無產階級國際主義原則，站在西班牙共和國保衛者的最前列。蘇聯把反對法西斯侵略看作是全體進步人類的共同事業。
僅在1936年蘇聯人民就募集了6160萬盧布作為援助西班牙共和國的資金，而蘇聯政府向西班牙共和國提供了8500萬美元的貸款。在近3年期間內蘇聯衝破法西斯強國對西班牙共和國的封鎖，除了向共和國提供糧食、藥品和工廠設備以外，還提供了648架飛機、407輛坦克和裝甲車、1186門火炮、2萬餘挺機槍和近50萬支步槍。大約3000名蘇聯誌願者——軍事顧問、飛行員、坦克手、水手和其他專業人員曾在共和國軍隊中英勇奮戰。蘇聯軍事專家在創建正規的人民軍以及準備並實施反對幹涉軍和叛軍的最重要戰役方麵給共和國以巨大的幫助。
佛朗哥在馬德裏附近遭到反擊後，根據德軍總參謀部的指示把爭奪的重心轉向西班牙北部，以便占領與共和國分隔的重要工業區——巴斯克和阿斯圖裏亞斯。在戰線的其他一些地段法西斯分子轉入防禦。1937年年中叛軍和幹涉軍集中兵力轉入進攻。有15萬名士兵和軍官參加了進攻，其中包括10萬名意大利人。佛朗哥分子的主要力量集中在畢爾巴鄂方向上。共和國軍僅能以臨時湊集的6萬人的部隊對抗進攻之敵，然而他們進行了堅決的抵抗。幹涉軍向未設防的城市和鄉村猛烈實施密集空中突擊。1937年4月26日在沒有任何軍事必要的情況下完全炸毀了格爾尼卡。叛軍和幹涉軍利用無政府主義者的背叛行為而得以突破北線的防禦，於6月20日奪取了畢爾巴鄂城，並由此向桑坦德，進而向希洪進攻。
為了援助阿斯圖裏亞斯的保衛者，共和國軍指揮部更加積極地組織中部戰線和東部戰線的戰鬥行動。1937年6~9月實施了兩次重大的進攻戰役，一次在馬德裏西北部，另一次在薩拉戈薩東部。佛朗哥被迫從北方抽調部分兵力投入到馬德裏和薩拉戈薩附近的戰鬥。北線得到了一個月的喘息機會，但是這一機會未能適當加以利用。8月底桑坦德失陷，2個月之後共和國軍在阿斯圖裏亞斯的最後一個支撐點——希洪也陷落了。共和國軍在東線左翼成功地實施了攻克敵之主要支撐點——特魯埃耳的戰役。為了恢複這裏的態勢，法西斯分子不得不中斷進攻馬德裏的準備工作而把全部兵力調往特魯埃耳。共和國軍未能得到其他方向上的突擊支援，重新被擊退到原出發地。在暫時失利的情況下，共和國某些政黨的隊伍中和陸軍部的機關裏出現了投降情緒。特別是陸軍部長普裏托阻撓人民軍隊的加強，其行動是十分有害的。
法西斯指揮部利用在特魯埃耳取得的勝利，把主要力量調往東部戰線。幹涉軍和叛軍在埃布羅河河穀地區集中了西班牙5個軍，以及意大利遠征軍，德國“鷹”軍團，幾乎全部空軍和大量坦克兵團；而共和軍在這個方向上作戰的隻有11個師，這些師在不久前的戰鬥中已經遭到削弱，也沒有預備隊。
1938年3月9日叛軍部隊轉入進攻，突破了共和國軍的防禦並重新掌握了戰略主動權。1938年4月8日共和國政府進行了改組，普裏托被免職，奈格林總理親自擔任軍事領導。政府按照西班牙共產黨的倡議，提出了內容廣泛的綱領：團結一切反法西斯力量，把人民陣線的範圍擴大到全民族統一的程度。這項綱領開辟了在西班牙恢複民主和實現真正的民族獨立的道路。
共和國指揮部力圖削弱法西斯的攻勢，在加泰羅尼亞發動了進攻。7月25日共和國軍突然強渡埃布羅河並在寬闊地段上衝破了敵人正麵，奪取了河右岸的大麵積登陸場。埃布羅河戰役是共和國軍扭轉政治軍事形勢和使戰爭進程朝著於己有利的方向發展的一次重要嚐試。
但是，慕尼黑協定的簽訂、帝國主義反動勢力對國際工人運動和民主運動的加緊鎮壓、歐洲許多小國家的製度法西斯化以及法國邊界的封閉，使西班牙共和國處於嚴重困境。德意幹涉者在對西班牙共和國的武裝幹涉中不僅有完全的行動自由，而且得到英、法、美三國統治集團的直接支持。叛軍和幹涉軍獲得增援後決定奪取加泰羅尼亞。他們集中了大約26個師，而共和國軍方麵隻能以總數為17.6萬人的21個師相抵抗。這些師在以前的惡戰中已喪失了元氣，僅裝備有240輛坦克和裝甲車、225門火炮和134架飛機。
1938年12月23日敵人開始在加泰羅尼亞戰線發動進攻。共和國為數60萬人的五個集團軍均在其他戰線上，在這裏戰鬥的共和國部隊得不到他們積極行動的支援，而處於困境。經過1個月的激烈戰鬥，共和國軍於1939年1月26日放棄了巴塞羅那。2月11日法西斯分子以重大傷亡為代價開進到法西邊界。2月9日英國巡洋艦“德文郡”號迫使梅諾卡島的保衛者投降。
英法帝國主義者在美國的公開支持下逼迫共和國方麵投降。1939年2月27日英法政府宣布承認佛朗哥並斷絕同共和國奈格林政府的外交關係。以卡薩多上校和右翼社會黨人貝斯太羅為首的叛變分子和投降分子受英法兩國政府的指使於3月3日在卡塔黑納發動了反對共和國的叛亂，這次叛亂很快就被鎮壓下去了。但是共和國的艦隊卻在海軍上將布伊薩率領下離開基地，開赴賓澤特，後在那裏被法國當局拘留。3月5日晚卡薩多組織了反革命政變並奪取了馬德裏市政府。3月28日叛徒們把戰線讓開，3月30日共和國的全部領土被法西斯軍隊占領。
西班牙共和國的失敗是一係列不利的內外因素所造成的。注定西班牙人民失敗的最重要的外部因素是德意的武裝幹涉和英法的“不幹涉”政策。內部原因主要是：在工人階級和人民陣線內部團結不夠牢固，結果削弱了反法西斯力量的團結，致使無產階級在聯合政府中不能實現自己的路線和製止投降分子的破壞活動；沒有盡早地組建正規軍，招致戰爭初期喪失大片領土；過多地采取防禦戰略使共和國軍不能予敵以強有力的突擊和在軍事行動中達到有利於共和國的轉折；沒有按照西班牙共產黨的指點建立必要的軍事經濟。