В 8 утра перешли в наступление интернациональные батальоны. Несмотря на сильный артиллерийский огонь оборонявшихся, республиканцы ворвались в первую линию окопов и продвинулись к городским гидросооружениям Теруэля. К вечеру стало ясно, что испанские части опять отстали, и у интербригады нет соседей слева и справа. И все же на следующий день «волонтеры свободы» вплотную подошли к окраинам Теруэля, но снова оказались без поддержки испанских частей. Контратака марокканцев была сорвана сосредоточенным огнем шести артиллерийских батарей. «Морос» (т. е. «мавры» по-испански) потеряли от неожиданного для них огневого налета 150 человек убитыми.
После однодневного отдыха 31 декабря 1936 года начался новый штурм Теруэля, но и он не дал результата, также как и атака в первый день нового года. 2 января началось последнее, шестое по счету наступление на город. В боевые порядки XIII-й интербригады вошли практически все тыловые службы. С помощью ручных гранат было занято несколько траншей противника, но после двухчасового боя атаки были прекращены ввиду больших потерь и усталости войск.
Под Теруэль прибыла рота советских танков, но и они не смогли увлечь в атаку анархистов. Не помогло даже то, что командир танковой роты вылез из своей машины и с винтовкой в руках пытался личным примером поднять в наступление пехоту.
Среди главных факторов неудачи республиканцев вновь можно назвать плохое взаимодействие между интернациональными и испанскими частями, что под Теруэлем усугубилось еще и откровенным нежеланием анархистов идти под пули. Не помогли и уговоры специально прибывших советских военных советников. Члены колонн анархистской милиции, напротив, агитировали бойцов интербригад переходить в их ряды, обещая мало боев и много продуктов. Теруэль остался в руках мятежников: никто не подозревал, какая страшная участь постигнет его через год.
Под Теруэлем получил боевое крещение республиканский спецназ, созданный Мамсуровым и Стариновым. Несмотря на мандат Миахи, в котором всем властям предписывалось оказывать содействие партизанам-диверсантам, отношение к разведывательно-диверсионным частям со стороны офицеров регулярной армии было настороженным (ведь этот вид боевых действий не предусматривался уставом старой испанской армии). На базе подрывников в Валенсии не было даже своего автотранспорта, и на стрельбище за город будущие разведчики ездили на трамвае. На свое жалованье Старинов приобрел несколько дешевых часов, чтобы сделать из них часовые механизмы взрывателей. Тол выплавлялся из предоставленных советским военно-морским советником в Картахене Н. Г. Кузнецовым (будущий нарком ВМФ СССР) глубинных бомб. Положение изменилось только после встречи советских советников с руководителями КПИ, которые сразу оказали все необходимое организационное содействие.
В преддверии республиканского наступления на Теруэль группа Старинова провела диверсии на шоссейной и железнодорожной магистралях, связывавших Теруэль с Сарагосой. Были подорваны и столбы линий телефонной связи. Однако франкисты быстро починили дороги, и к тому же у них были рации. Командующий Теруэльским фронтом пытался всю вину за провал наступления свалить именно на диверсантов, которые не смогли воспрепятствовать подвозу резервов врага к линии фронта. Всем было понятно, что анархисты пытаются найти «козлов отпущения» за собственную трусость. Но Старинов извлек из своей первой акции в Испании следующий вывод: надо уничтожать не просто мосты на дорогах, а пускать под откос эшелоны с живой силой и техникой, чтобы наносить мятежникам невосполнимые потери.
Как бы ни был важен Теруэль, но все же основное внимание противоборствующих сторон к конце 1936 года по-прежнему было приковано к Мадридскому фронту.
Бои в ноябре-декабре на северо-западе столицы показали мятежникам всю слабость республиканской обороны в этом секторе фронта. Поэтому было решено нанести в данном районе мощный удар и, наконец, отрезать Мадрид от прикрывающих его с севера горных цепей. В случае начального успеха планировался обход столицы с севера и ее окружение. В течение всего декабря мятежники подвозили к 9-километровому фронту на участке Вальдеморильо-Боадилья-дель-Монте резервы, танки и артиллерию. Командующий операцией генерал Оргас сосредоточил в общей сложности 15 тысяч солдат и офицеров, 120 орудий и 50 танков. У республиканцев было здесь 8 батальонов пехоты (около 3000 человек) и находившаяся в резерве XI-я интербригада (1500 бойцов).
Франкисты выбрали участок фронта с равнинной местностью, облегчавшей быстрое маневрирование людьми и техникой, в чем мятежники еще значительно превосходили республиканцев.
Продолжали стоять сильные туманы, когда утром 3 января 1937 года мятежники перешли в наступление тремя ударными группами, каждая из которых была усилена танковой ротой (15–20 танков). Основной удар наносился в направлении населенного пункта Махадаонда, где оборона республиканцев была прорвана. В бой пришлось сразу же ввести XI-ю интербригаду, но и она не смогла отбросить противника, причем франко-бельгийский батальон «Парижская коммуна» охватила паника.
4 января франкисты ввели в бой вторые эшелоны и взяли Махадаонду и Вильянуэву-дель-Пардильо, выйдя на шоссе, связывающее Мадрид со Сьеррой-Гуадаррамой. Фронт республиканцев разделился, и Оргас получил блестящую возможность перенести удар с северного на северо-восточное направление для выхода в район парка Эль-Пардо, а через него и в центр Мадрида. Но тяжелые бои 3 и 4 января измотали мятежников, и они вынуждены были 5 января дать своей группировке день отдыха.
4 января офицер-танкист мятежников заблудился в лесу и республиканец, которого танкист принял за своего, «любезно» подвез его на машине прямо в расположение своих войск. У «языка» были получены довольно подробные сведения о составе войск Оргаса. Уже 5 января в наиболее угрожаемый район Эль-Пардо начали в спешном порядке перебрасываться резервы — XII-я и XIV-я интербригады, 21-я испанская бригада и только что сформированная бронетанковая бригада Павлова в составе 47 танков Т-26.
Уже вечером 4 января республиканцы провели контратаки при поддержке двух рот танков. Целый день шли бои в городе Посуэло, превращенном в руины. 5 января подоспевшая 31-я республиканская бригада (еще не закончившая формирование) атаковала Лас Росас, подойдя к его окраинам, но с большими потерями была отбита.
6 января мятежники возобновили наступление сразу в двух направлениях: на север к городу Торрелодонес и на восток — на город Аравака. Республиканцы предпринимали неоднократные контратаки, но не смогли остановить продвижение Оргаса, части которого к концу дня подошли к Торрелодонес, а на восточном направлении заняли населенные пункты Ремису и Посуэло (бои в последнем городке шли еще 7 января).
Республиканские части буквально истекали кровью. В немецком батальоне имени Тельмана к 8 января оставалось всего 32 человека из 600. А командование между тем недопустимо медленно подтягивало резервы. 6 января прибыла только 21-я бригада. Пришлось вызвать с южного фаса Мадридского фронта и бригаду Листера.
7 января Оргас, наконец, бросил все свои силы на восток и пытался овладеть ключевым городом на пути в Мадрид — Аравакой, но не смог его взять, хотя там оставалось всего несколько танков, самостоятельно, без поддержки пехоты, оборонявших городок. 8 января к Араваке в районе полудня подошла 37-я бригада республиканцев и франкисты прекратили лобовые атаки, попытавшись обойти город с севера. К концу дня республиканцы после трехдневных ожесточенных боев оставили Араваку.
9 января обескровленные части Оргаса пошли в последнюю атаку, перенеся центр тяжести на мост Сан-Фернандо, ведущий в Мадрид. Но батальон «Парижская Коммуна» при поддержке трех танков успешно контратаковал, и франкисты не смогли продвинуться ни на шаг.
Несмотря на то, что группировка Оргаса захватила участок шоссе на Ла-Корунью протяженностью около 10 километров, она все же не смогла полностью отрезать Мадрид от горных цепей к северу от города. В целом франкисты продвинулись на 20 километров, понеся тяжелейшие потери. Тактика Оргаса была ошибочной. Вместо того, чтобы обходить укрепленные населенные пункты, мятежники ввязывались в затяжные кровопролитные бои с оборонявшими их частями. В этот раз не сработала и поддержка авиации. Истребители ВВС республики, будучи в меньшинстве, по 2–3 раза в день вылетали на перехват бомбардировщиков мятежников, сбив 12 вражеских самолетов.