К 27 августа момент внезапности в Сарагосской операции был упущен, и мятежники направили на защиту столицы Арагона из-под Мадрида две дивизии, которые уже сражались с корпусом Модесто под Брунете. В небе над Сарагосой появились 40 истребителей и 20 бомбардировщиков легиона «Кондор». Было подтянуто большое количество зенитной артиллерии, и 27 августа с боевого задания не вернулись уже два «Р-зет». Правда, «наташи» и «разанте» уничтожили на аэродромах 15 самолетов противника. Однако и республиканцы сосредоточили под Сарагосой четыре эскадрильи «курносых» и шесть эскадрилий И-16, удерживая господство в воздухе. В одном из боев участвовало до 90 самолетов и мятежники потеряли пару «мессершмиттов». Черным для германо-итальянской авиации стало 1 сентября 1937 года, когда было сбито 26 самолетов (республиканцы потеряли всего два истребителя) и 19 летчиков попало в плен. Но и ВВС республики понесли над Сарагосой большие потери, особенно среди штурмовой авиации. Только в один из дней с боевых заданий не вернулось 30 самолетов.

К 30 августа фронт стабилизировался. Республиканцы захватили 1000 км2 территории, но на этот раз Франко, вопреки своему обыкновению, не стал контратаковать и не снял с Северного фронта ни одной части (только самолеты). Республиканцы вышли на ближние подступы к Сарагосе, но уже не могли взять город внезапным ударом. Опять были чувствительными потери в танках: мятежники уничтожили и захватили пятнадцать Т-26.

В каком-то смысле два республиканских контрнаступления (Брунете и Бельчите) были похожи на франкистские атаки на Мадрид зимой-весной 1937 года. Тот же небольшой территориальный выигрыш и те же потери, никак не оправданные с точки зрения достигнутого результата.

Перенеся свою штаб-квартиру из Саламанки в более северный Бургос, Франко готовился к завершению последней части кампании по завоеванию республиканского Севера — захвату Астурии.

Мятежники спешили закончить войну на Севере до зимы, когда снег закрывает перевалы высоких астурийских гор.

Астурию защищали республиканские силы общей численностью около 90 тысяч человек (86 батальонов). Была объявлена всеобщая мобилизация мужчин от 17 до 50 лет. На вооружении республиканцев было 45 тысяч винтовок, 150 ручных и 372 станковых пулемета, 200 минометов, 60 самолетов и 200 орудий. Оборона астурийцев опиралась на горные цепи труднодоступных Леонских гор. Командование защитников Астурии правильно предугадало, что основные удары будут нанесены с востока (вдоль побережья) и юга, расположив здесь наиболее стойкие соединения.

У мятежников насчитывалось 110 тысяч солдат (150 батальонов) и 200 самолетов легиона «Кондор» (был и новейший пикирующий бомбардировщик Ю-87 или «штука»). Астурию полностью блокировали с моря.

1 сентября 1937 года Давила начал наступление с востока и за четыре дня смог продвинуться на 6 километров, да и то исключительно благодаря массированному применению авиации и бомбардировкам с моря. До 1 октября шли ожесточенные бои за каждую пядь земли. Несмотря на маневры и впервые исполненные «Кондором» ковровые бомбардировки (включая применение прототипа напалма — бензиновых бомб), фронт не двигался с места. На сей раз у республиканцев было много укрытий и после налетов они возвращались на позиции, отбивая атаки.

ВВС республики на Севере к началу октября состояли из шести И-16 и трех И-15. Они базировались на маленьком аэродроме, с трех сторон окруженном горами, посередине которого протекал ручей, прикрытый досками. Взлетать с такой полосы было опасно, но республиканские летчики до самого последнего момента оказывали ожесточенное сопротивление численно превосходящему их во много раз врагу. Так, 1 октября над Хихоном они вступили в бой с 40 бомбардировщиками и 30 истребителями противника.

10 октября мятежникам, наконец, удалось прорвать фронт и к 17 октября единой обороны республиканцев уже не существовало. Войска отступали со всех сторон к порту Хихон, в котором находилось 40 судов общим водоизмещением 600 тысяч тонн. 17 октября на заседании органа власти провинции — Суверенного совета Астурии — его лидер социалист Белармино Томас предложил эвакуировать армию в основную республиканскую зону силами ВМС, которых уже не было: германская авиация, как упоминалось выше, затопила в порту Хихон последний республиканский эсминец «Сискар». Все же удалось переправить во Францию на 19 пароходах около 9 тысяч человек, из которых многие были гражданскими лицами. Люди пытались на подручных средствах добраться до международных вод, где их подбирали стоявшие там английские и французские суда. Прибывшие во Францию солдаты-республиканцы были разоружены и сразу же отправлены в Каталонию, где они вновь пополнили ряды Народной армии. 18 тысяч бойцов ушли в горы, где еще многие месяцы продолжали партизанские действия. В плен попали 22 батальона республиканцев. Четверо советских летчиков смогли улететь на небольшой авиетке во Францию. Белармино Томас сумел уйти туда же.

Республиканское правительство не оставляло попыток спасти гибнущую Астурию. Было решено провести на Восточном фронте наступление при поддержке прибывших в Испанию в самом начале августа 1937 года современных советских танков БТ-5 (т. е. «быстроходный танк»). Этот колесно-гусеничный танк производился в Советском Союзе, начиная с 1933 года на базе шасси американского танка «Кристи». Он весил 11,5 тонн и был вооружен 45 мм пушкой, спаренной с пулеметом ДТ. Боекомплект составлял 115 снарядов и 3000 патронов. БТ-5, как и Т-26 имел только противопульную броню толщиной 16 мм. Бензиновый двигатель мощностью 400 лошадиных сил позволял развивать скорость 70 км в час на гусеницах и до 100 км в час на колесах. Экипаж состоял из трех человек, командирские танки были оснащены радиостанциями. Стоимость танка БТ-5 без радио была определена в 350 тысяч песет (к тому времени уже изрядно обесценившихся), радиофицированные танки стоили на 10 тысяч песет дороже. Если Т-26 был танком поддержки пехоты, то БТ задумывался как танк прорыва в духе разработанной Тухачевским теории глубокой операции.

На базе прибывших в Испанию БТ-5 был сформирован Интернациональный танковый полк в составе 48 машин под командованием С. И. Кондратьева. В полку были образованы смешанные экипажи, состоявшие из советских танкистов, испанцев и бойцов интербригад.

Командовавший 21-м корпусом, дислоцированным под Сарагосой, Сехисмундо Касадо решил танковым ударом занять населенный пункт Фуэнтес-де-Эбро и, в случае успеха, освободить Сарагосу. Советского военного советника при Касадо комдива И. Ф. Максимова и С. И. Кондратьева поражало, что Касадо отрядил в помощь танкам только две пехотные бригады. Причем главная ударная сила предстоявшего наступления — XV-я (англо-американо-канадская) интербригада только что была выведена из боев за Бельчите, в которых она понесла страшные потери. К началу октября и интербригаде было 1500 бойцов вместо положенных по штату 3000 и всего 12 пулеметов. Республиканцы прекрасно знали, что Фуэнтес-де-Эбро хорошо укреплен немецкими инженерами, поэтому невольно закрадывалось подозрение, что Касадо решил бросить советские танки и иностранных добровольцев на верную смерть. К тому же только месяц тому назад республиканцы уже пытались безуспешно взять Фуэнтес-де-Эбро, так что на внезапность и слабую оборону рассчитывать не приходилось.