Накануне войскам по радио открытым текстом был передан приказ Ларго Кабальеро: «…Слушайте меня, товарищи! Завтра, 29 октября, на рассвете наша артиллерия и бронепоезда откроют огонь по врагу. Наша авиация вступит в бой, засыпая противника бомбами и поливая его пулеметным огнем. Как только взлетят наши самолеты, наши танки ударят по самым уязвимым точкам в обороне противника и посеют панику в его рядах… Теперь у нас есть танки и самолеты. Вперед, боевые друзья, героические сыны трудового народа! Победа будет за нами!»

Потом Ларго Кабальеро долго ругали (и ругают по сей день), что он раскрыл врагу план контрнаступления и тем самым лишил республиканцев фактора внезапности. Но премьер не назвал точного места удара и его приказ был рассчитан на то, чтобы поднять боевой дух совсем уж сникших республиканцев. К тому же франкисты, привыкшие к громогласным заявлениям Кабальеро, сочли приказ о контрнаступлении очередной бравадой.

На рассвете 29 октября примерно в 6 часов 30 минут утра танки Армана пошли в наступление на городок Сесенья. За спиной у них было более 12 тысяч бойцов Листера и поддерживающих его с фланга колонн подполковника Бурильо и майора Урибарри. А дальше произошла странная вещь: то ли пехота республиканцев отстала, то ли стала наступать на совсем другой город — Торрехон-де-Кальсада, но только в Сесенью танки Армана, не встречая сопротивления, въехали одни. На главной площади Сесеньи отдыхали пехотинцы и артиллеристы мятежников, принявшие советские танки за итальянские. Накануне разведка республиканцев доложила, что Сесенья войсками противника не занята. Поэтому и Арман думал, что встретился со своими. Он высунулся из люка головной машины и поприветствовал вышедшего ему навстречу офицера республиканским приветствием, попросив по-французски убрать с дороги мешавшую движению пушку. Офицер, не расслышав слов из-за работающих моторов, с улыбкой спросил его: «Итальяно?» В это время Арман заметил выходившую из бокового переулка колонну марокканцев. Люк немедленно захлопнулся и началось побоище. С трудом помещаясь на узких улочках Сесеньи, танки стали давить врага гусеницами и расстреливать бегущих из пушек и пулеметов. В это время из боковой улицы показался отряд марокканской кавалерии, который за несколько минут был превращен в кровавое месиво. Однако марокканцы и легионеры быстро пришли в себя и начали стрелять по танкам из винтовок, что было бесполезным занятием. Не брали Т-26 и ручные гранаты. Но тут марокканцы стали быстро наполнять бутылки бензином и кидать в танки. Это был первый случай применения бутылок с горючей зажигательной смесью как противотанкового средства (в 1941 году весь мир назовет это оружие «коктейлем Молотова»). Мятежникам все же удалось подбить один танк, но остальные двинулись дальше на запад в направлении Эскивиаса. А в это время с востока на подступах к Сесенье наконец-то показались запоздавшие республиканские части, встреченные плотным огнем всполошившихся мятежников. А после того, как республиканскую пехоту обработала немецко-итальянская авиация, наступление окончательно заглохло и листеровцы стали отходить на исходные позиции.

А танки Армана на пути в Эскивиас разгромили моторизованную колонну франкистов и ворвались в занятый кавалерией противника городок, где повторился погром Сесеньи. Но на другом конце Эскивиаса Т-26 неожиданно наткнулись на итальянские танки L 3, которые сопровождала батарея 65 мм пушек. Итальянцы быстро развернули орудия в боевой порядок, и произошло первое столкновение советских войск с войсками одной из фашистских держав. Батарея была раздавлена, но при этом был уничтожен один советский танк, а другой подбит. Но и Т-26 прицельным попаданием разнесли один «фиат», а другой как щепку сбросил гусеницами в кювет танк лейтенанта Семена Кузьмича Осадчего. Это был первый в истории танковый таран (позднее в боях за Мадрид С.К. Осадчий был тяжело ранен и умер в госпитале; ему было присвоено звание Героя Советского Союза). После этого Т- 26, пройдя 20 километров по тылам противника, взяли обратный курс на Сесенью. В Эскивиасе остался Т-26 с поврежденной правой гусеницей. Но танкисты не сдались. Они вломились в один из внутренних дворов и под прикрытием каменной стены начали обстреливать мятежников. Подошедший итальянский огнеметный «фиат» был уничтожен прямым попаданием. На подмогу франкистам подошла батарея 75 мм орудий и, расположившись в мертвом углу, начала обстреливать советский танк, который замолчал только через полчаса.

Остальные танки группы Армана, немного отдохнув, прорвались через Сесенью к своим позициям. Всего в этом рейде было уничтожено более батальона пехоты, два эскадрона кавалерии, 2 итальянских танка, 30 грузовиков и 10 75-мм орудий. Собственные потери составили 3 танка и 9 человек погибших (6 советских и 3 испанских танкиста), 6 человек было ранено.

Считалось, что в целом контрнаступление республиканцев провалилось, так как не удалось задержать продвижение мятежников к Мадриду. Причиной было неудовлетворительное взаимодействие танков с пехотой, точнее полное отсутствие такового. Один из советников позднее в сердцах сказал, что для испанцев было бы идеальным вариантом, если бы изобрели огромный танк, куда поместилась бы вся Красная Армия. Этот танк проутюжил бы всю Испанию, а республиканцы бежали бы за ним и кричали: «Ура!» Но, с другой стороны, надо признать, что большинство бойцов республиканской армии никогда не видели танков и не были обучены взаимодействию с ними.

И все же контрудар под Сесеньей нельзя считать полной неудачей. Напуганный большими потерями Варела снял с фронта несколько частей и направил их на охрану своих флангов. Потом франкистам очень не хватало этих войск в пригородах Мадрида.

Помимо появления советских танков на земле, мятежников и интервентов ожидал столь же неприятный сюрприз в воздухе. 28 октября 1936 года на севильский аэродром Таблада совершили неожиданный налет неизвестные бомбардировщики, которые нанесли удар как раз в то время, когда итальянцы заканчивали подготовку к боевому применению новой эскадрильи истребителей «фиат». «Сверчки» попытались атаковать противника, но неизвестные самолеты на высокой скорости спокойно ушли восвояси. Это был дебют в Испании новейших советских бомбардировщиков СБ (т. е. «скоростной бомбардировщик»; советские летчики величали самолет уважительно — «Софья Борисовна», а испанцы называли СБ «катюшками» в честь русской девушки, героини одной из популярных тогда в Испании оперетт). Свой первый полет СБ совершил в октябре 1933 года. Он мог развивать феноменальную по тем временам скорость — 430 км в час, что позволяло совершать бомбежки без истребителей сопровождения. Солидной была и высота полета — 9400 метров, которая тоже была недосягаемой для «фиатов» и «хейнкелей» противника. Однако, «катюшка» была очень нежной и капризной в эксплуатации (что неудивительно, так как самолет был совсем новым), а также несла всего 600 кг бомбовой нагрузки.

Сталин принял решение послать СБ в Испанию 26 сентября 1936 года. К 6 октября 30 самолетов уже были упакованы в ящики, а 15 октября их уже разгрузили в испанском порту Картахена. Сборка самолетов проходила под бомбежками «юнкерсов», которые смогли повредить два СБ (их пришлось списать на запчасти).

Итальянцы не знали, что первый вылет СБ на Табладу прошел не очень удачно. Восьмерка самолетов (в составе экипажей были русские и испанцы, и для всех из них самолет был новинкой) натолкнулась на плотный зенитный огонь и один СБ был поврежден. Он уже не мог развить предельную скорость и, не желая задерживать товарищей (остальные самолеты шли на малом ходу, прикрывая «раненого» своими пулеметами), сделав прощальный знак, устремился к земле. Еще три самолета совершили вынужденную посадку, не дотянув до аэродрома. Причем одного из наших летчиков по ошибке едва не линчевали подоспевшие крестьяне, привыкшие видеть в небе только вражеские самолеты.

Да, первый блин был комом. Но уже 1 ноября СБ разбомбили на аэродроме Гамональ 6 итальянских истребителей, причем настырные бомбардировщики не только встретили огнем вылетевшие на перехват «фиаты», но даже стали их преследовать. Всего к 5 ноября «катюшки» записали на свой счет 37 уничтоженных самолетов врага. Немецкие и итальянские истребители, отчаявшись догнать СБ, сменили тактику. Они караулили самолеты на большой высоте над аэродромами и пикировали на них сверху, добирая в скорости. 2 ноября над Талаверой был сбит первый СБ, и его экипаж под командованием П. П. Петрова погиб.