Командование республиканцев по предложению советских военных советников запланировало на 12 ноября крупную наступательную операцию. К тому времени, втянувшись в Каса-де-Кампо, мятежники совершенно оголили свои фланги и их позиции стали похожи на мешок с узкой горловиной и шириной по фронту в 10–12 километров. Республиканцы решили использовать эту выгодную для себя конфигурацию и замкнуть кольцо вокруг ударных частей Молы одновременными сходящимися ударами с севера и юга. Для этих целей привлекались пять бригад Народной армии, две интербригады и колонна Дуррути. Однако не прекращавшиеся атаки мятежников в Каса-де-Кампо не позволили высвободить силы для создания северной ударной группировки, которую пришлось вводить в бой по частям, чтобы остановить продвижение франкистов в самом парке. Поэтому решили ограничиться ударом с юго-востока в тыл войскам Молы силами 17 батальонов при поддержке 11 орудий и 16 танков. Главной целью наступления был географический центр Испании — высота Серро-де-лос-Анхелес («Гора ангелов») с расположенным на ней монастырем. В случае успеха планировалось захватить аэродром Хетафе и отрезать осаждавшую Мадрид группировку мятежников от дороги на Толедо.

Но атака ударной группы началась вместо 12 ноября только на следующий день, так как XII-я интербригада после длительного марша нуждалась в отдыхе. Собственно, самой бригады не было даже на бумаге и все штабы и службы снабжения приходилось создавать на ходу. Чего стоит хотя бы тот факт, что у бригады не было своего автотранспорта и приходилось нанимать шоферов и грузовики. Не спав три ночи, интербригадовцы тем не менее быстро подошли к основанию Горы ангелов в сопровождении трех танков, но не смогли взять монастырь, так как не имели тяжелой артиллерии (монастырь был окружен мощнейшими стенами). Под шквальным огнем мятежников части XII-ой интербригады залегли у подножия высоты. Однако танки вышли из строя (два из них было подбито) и, лишившись огневой поддержки, под покровом ночи республиканцы отошли на исходные позиции. Таким образом, наступление закончилось практически ничем.

Не получил развития и вспомогательный удар в Каса-де-Кампо. Анархисты вообще отказались перейти в наступление, и пришлось идти в бой только XI-ой интербригаде, которая понесла большие потери, так как мятежники сосредоточили на ней огонь всей своей артиллерии, пользуясь пассивностью Дуррути. Регулярные части Народной армии шли в атаку чуть позади интернационалистов — уступом. Советским танкам, поддерживавшим наступление, пришлось несколько раз возвращаться к своей пехоте, чтобы увлечь ее за собой. В результате республиканцам все же удалось оттеснить мятежников на 2–3 километра.

13 ноября над Мадридом 12 «юнкерсов» и 26 сопровождавших их «хейнкелей» столкнулись с вылетевшими на перехват восемнадцатью И-16 Тархова. Немцы потеряли шесть самолетов, но был сбит и «капитан Антонио». Спускавшегося на парашюте советского летчика расстреляли в воздухе то ли немцы, то ли по ошибке республиканские бойцы с земли. Пронзенного шестью пулями пилота вместо больницы зачем-то доставили в штаб Миахи, который, прервав обед, как раз наблюдал за воздушным боем. Тархов потерял много крови и умер в госпитале.

С утра 14 ноября сами франкисты перешли в наступление из района Хетафе, нанося удар по левому флангу республиканской ударной группировки. Но это наступление было отбито, причем 5-я бригада Народной армии и колонна Бурильо сами контратаковали противника.

Первое по настоящему крупное наступление республиканцев под Мадридом 13 ноября показало, что молодые правительственные войска пока не способны на скоординированные маневренные операции. Сидя в окопах или на баррикадах, вчерашние бойцы милиции чувствовали себя уже уверенно. Но как только они выходили на оперативный простор, то сразу нарушалось взаимодействие с танками, командиры плохо ориентировались на местности и не знали, что делают их соседи слева и справа. Например, прибывшая на фронт впервые XII-я интербригада, вообще не имела ни одной карты местности предстоявшего наступления и ночью после боя многие бойцы с трудом отыскали свои подразделения. В республиканской армии катастрофически не хватало артиллерии и немногочисленные танки, конечно, не могли заменить ее. Не умели республиканцы и организованно отходить с поля боя, поэтому любое наступление было чревато паникой в случае вражеского контрудара. Но, тем не менее, с каждой атакой опыт и мастерство республиканской армии росли. И это был единственный, хотя и очень болезненный путь к будущим успехам.

15 ноября республиканцы решили нанести удар с севера в тыл группировки Варелы, расположенной в Каса-де-Кампо. Дуррути попросил, чтобы выполнение этой задачи доверили его людям, которые покажут, как они могут сражаться. Однако, собравшись на митинг, анархисты постановили отложить наступление на следующий день. 16 ноября, пойдя, наконец, в атаку, анархисты лоб в лоб столкнулись с наступавшими им навстречу марокканцами. Колонну Дуррути охватила паника и под сильным пулеметным огнем она побежала. На плечах анархистов мятежники смогли проникнуть в Университетский городок — конгломерат недавно построенных современных зданий с дорожками, посыпанными песком и гравием. Для спасения положения в бой в роли «пожарной команды» снова пришлось бросить XI-ю интербригаду, которая с помощью штыков и гранат отбила здания философского и филологического факультета. Марокканцы удержали университетскую клинику, где некоторые из них отравились, употребив в пищу инфицированных в целях медицинских опытов животных.

«Майор Ксанти» пристыдил Дуррути за трусость его бойцов и анархистский командир, уже успевший проникнуться глубоким уважением к своему «русскому» советнику, на лимузине в сопровождении мотоциклистов помчался на позиции наводить порядок. Анархисты бузили, так как после тихого Арагонского фронта никак не могли привыкнуть к постоянным атакам с воздуха. 20 ноября во время очередного выезда на передовую Дуррути был убит своим телохранителем Фетиче якобы вследствие неосторожного обращения с оружием. Но ходили упорные слухи, что анархисты расправились со своим командиром, который пытался наводить ненавистную им дисциплину.

16 ноября был сбит увлекшийся преследованием самолетов врага и попавший под перекрестный огонь Павел Рычагов. Летчик прыгал с опасной высоты в 150 метров и его парашют раскрылся почти над крышами домов. Восторженные мадридцы бросились качать советского авиатора, а затем целым и невредимым доставили его в часть.

17 ноября Варела вновь заявил о решающем наступлении на Мадрид, и вновь его войска не продвинулись ни на шаг. Больше фронт в Университетском городке и Каса-де-Кампо практически не менялся до конца войны. Обе стороны зарылись в окопы, которые иногда разделяли 30–40 метров. Была даже траншея, половину которой заняли республиканцы, отгородившись от мятежников в другой половине мешками с землей. Иногда, находясь на разных этажах одного и того же здания, (один дом враждующие стороны делили 10 дней) враги закладывали в лифт бомбы с подожженным бикфордовым шнуром и посылали их друг другу.

В Карабанчеле мятежники и республиканцы занимали подчас противоположные стороны улиц, и война там шла следующим образом. В консервную банку, наполненную динамитом, вставлялся бикфордов шнур. Далее самодельную гранату привязывали на веревку и поджигали шнур, рассчитанный обычно на 12 секунд. На шестой секунде бомбу, как диск, забрасывали на соседнюю сторону улицы мятежникам (раньше это делать не рекомендовалось, так как враг мог швырнуть «подарок» обратно). Лучшими гранатометчиками в рядах республиканцев были эстремадурские пастухи, привыкшие на родине охотиться с пращами на кроликов.