Наступление началось 8 марта 1937 г. сильным артиллерийским обстрелом и достигло полной внезапности. Чернорубашечники прорвали республиканский фронт, и к 13 марта их авангарды продвинулись до Трихуэке и Бриуэги, преодолев две трети пути до Гвадалахары. Но это быстрое продвижение таило в себе угрозу, потому что многое другое уже пошло не так, как предполагалось. Во-первых, значительно ухудшилась погода, начался дождь со снегом и туман, и итальянская авиация, действовавшая с временных грунтовых аэродромов, оказалась прикована к земле. Республиканские же ВВС, включавшие большое число новых советских самолетов с хорошо обученными советскими экипажами, действовали с всепогодных аэродромов с твердым покрытием. Во-вторых, при быстром наступлении итальянцев их фланги снова оказались открытыми, а резервы подходили недостаточно быстро. Кроме того, республиканские войска под Мадридом были гораздо сильнее, чем у Малаги, и имели в распоряжении достаточные подготовленные резервы. Командовали ими профессиональные советские военные советники, а на вооружении было значительное количество советских средних танков. Вдобавок, отвлекающее наступление националистов на юге так и не было начато, что позволило республиканцам высвободить свои резервы против итальянцев. Ситуация была чревата катастрофой.
13 марта прибытие республиканских подкреплений к Бриуэге остановило итальянское наступление, после чего последовали четыре дня упорных боев вокруг города, в ходе которых некоторые ключевые позиции несколько раз переходили из рук в руки. К полудню 18 марта итальянцы окончательно истощили свои силы, и республиканцы перешли в контрнаступление, задействовав три свежих дивизии, большое количество артиллерии и 70 советских средних танков, вооруженных 45-мм пушками. С воздуха их поддерживали 100 самолетов. Главный их удар пришелся на истощенную и сильно растянутую 1-ю дивизию чернорубашечников, фронт которой быстро рухнул. Дивизия «Литторио», напротив, оказывала упорное сопротивление мощным атакам республиканцев, и даже провела сильный контрудар при поддержке артиллерии. В ходе контрудара итальянцы прорвались на стыке двух республиканских дивизий и на короткое время создали угрозу тылу республиканских войск, атаковавших чернорубашечников. Однако быстрый развал фронта последних оставил открытым фланг дивизии «Литторио», поставив ее под угрозу окружения. Несмотря на это, только когда генерал Бергонцоли получил приказ отступить, дивизия «Литторио» начала отход. Республиканские войска не смогли сразу же организовать преследование итальянцев, и это позволило частям CTV восстановить фронт у Аргесильи. Последовавшие затем атаки республиканцев на эти новые позиции были отражены дивизией «Литторио», и фронт итальянцев стабилизировался.
