叛军的轰炸机频繁光顾市区，普拉多大道上的建筑布满弹痕，原本繁华的广场变成了临时避难所。共和军的防线节节败退，叛军的先头部队已推进到马德里郊区的大学城，距离市中心仅十余公里。
“看来我们来对地方了。”图哈切夫斯基冷静地对身边的参谋说，“这里需要一场像样的防御战。”
当晚，图哈切夫斯基就召开了军事会议。共和军的指挥官们大多是工人领袖和民兵队长，缺乏正规军事训练。
会议上，有人主张死守市区，有人建议主动出击，争论不休。
图哈切夫斯基敲了敲桌子，指着墙上的地图说：“叛军的优势是装备精良、指挥统一，但他们的补给线过长；我们的优势是本地作战、熟悉地形，但缺乏协同作战能力。现在必须收缩防线，构建纵深防御体系。”
他当即制定了“三层防御计划”：第一道防线部署步兵和反坦克炮，依托大学城的建筑构建街垒；第二道防线部署装甲部队和炮兵，作为机动预备队；第三道防线由民兵部队驻守，保卫市区核心区域。同时，他要求共和军尽快整合派系力量，统一指挥权。
然而，派系矛盾成为了最大的障碍。共和军内部有社会党、康米党、无政f主义者等多个派系，无政f主义者的部队拒绝服从统一指挥，甚至在战场上擅自行动。
图哈切夫斯基不得不采取强硬措施，解除了几名拒不服从命令的无政f主义者指挥官的职务，并将其部队编入正规军序列。但这一举措引发了无政f主义者的不满。
与此同时，皮达科夫率领的拉美红军志愿团抵达了巴塞罗那。这支由一千多名拉美革命者组成的部队，虽然装备简陋，但作战英勇。
皮达科夫是苏联着名的军事理论家，擅长游击战和山地战。他深知拉美红军的优势，在和图哈切夫斯基协商后，将其部署在马德里西南部的山地地区，负责切断叛军的补给线。
8月15日，叛军的一支补给车队进入了伏击圈。随着皮达科夫的一声令下，拉美红军的战士们发起了攻击。机枪扫射声、手榴弹爆炸声此起彼伏，叛军的车队陷入混乱。
经过两个小时的激战，共和军成功摧毁了叛军的十多辆卡车，缴获了大量的粮食和弹药。这场胜利极大地鼓舞了共和军的士气，也让皮达科夫赢得了共和军将士的信任。
教会支持的叛军并未停下进攻的脚步。9月，佛朗哥调集了三万兵力，配备了百余辆坦克和数十架轰炸机，对马德里发起了第一次大规模攻势。
叛军的容克ju52\/3m轰炸机对共和军的防线进行了狂轰滥炸，坦克部队则轮番冲锋。共和军的第一道防线频频告急，多名指挥官壮烈牺牲。
关键时刻，图哈切夫斯基命令朱可夫赶赴前线指挥作战。朱可夫下令装甲部队发起反击，利用t-26坦克进行伏击，摧毁了叛军多辆坦克。
同时，图哈切夫斯基让罗科索夫斯基协调第二道防线的部队发起侧翼进攻，叛军腹背受敌，阵脚大乱。经过三天三夜的激战，共和军成功击退了叛军的进攻，保住了马德里。
