A las pocas horas la artillería nacionalista silenció a la mayoría de las baterías republicanas, pero cuando las tropas avanzaron según lo previsto, no sólo encontraron una resistencia totalmente inesperada, sino que tuvieron que afrontar un contraataque bien ejecutado; apoyado por tanques y artillería soviéticos. El progreso se desaceleró y luego se detuvo.
Varela estaba furioso:"Hay que avanzar a toda costa", ordenó. La lucha se reanudó, los dos bandos lucharon con una ferocidad y un coraje raramente igualados:un tabor marroquí que, con la bayoneta calada, había lanzado el asalto sin preocuparse por las pérdidas, fue aniquilado hasta el último hombre; En el lado republicano, un batallón de mujeres defendió un puente de vital importancia, los niños ayudaron a reconstruir las barricadas derribadas y los muertos sirvieron para reforzar los parapetos. En los puestos que indicaban que disparaban sus últimos cartuchos, la respuesta fue seguir aguantando a toda costa durante veinticuatro horas hasta que llegaran refuerzos.
A la medianoche del 7 de noviembre, aunque las tropas nacionalistas habían penetrado profundamente en el centro de Madrid, aún no se había logrado una ruptura decisiva en las líneas y las defensas seguían intactas. Más importante aún, en Madrid estaba tomando forma una nueva mentalidad; la esperanza, casi extinguida, renació contra toda lógica.
El domingo 8 de noviembre, alrededor del mediodía, se escuchó a hombres en Madrid cantando a coro una canción de marcha. Soldados con uniformes de terciopelo y cascos azules marcharon por la Gran Vía en columnas de cuatro. Eran los 1.900 hombres de la brigada internacional, compuesta principalmente por polacos, alemanes y franceses.
Cantaron La Internacional en media docena de idiomas y Los madrileños, suponiendo que eran la vanguardia de una gran fuerza soviética, los vitorearon sin cesar.
Estos refuerzos fueron enviados inmediatamente en fila; los polacos en Villaverde al sur de la ciudad, la mitad de los alemanes y un grupo de ametralladores ingleses en la Cité Universitaire en las alturas al noroeste y el batallón francés así como el resto de los alemanes al oeste, al otro lado del río Manzanares y dentro de 15 kilómetros cuadrados del parque boscoso montañoso de Madrid, la Casa de Campo.
Dominada por el monte Garabitas, a unos 2.500 metros de la Ciudad Universitaria, la Casa de Campo Fue uno de los principales objetivos de los nacionalistas. Su plan era despejar el parque, obligar a los defensores a volver a cruzar el Manzanares y apoderarse del cuartel de Montaria. Contrariamente a sus expectativas, fueron controlados por un potente contraataque y sólo consiguieron conquistar las alturas del monte Garabitas. Sin embargo, fue una ganancia considerable y los nacionalistas pudieron aferrarse a ella durante toda la guerra.
Para elevar la moral republicana y mejorar su competencia militar, los hombres de la brigada internacional a razón de uno por cada cuatro hombres de la Milicia. Se cavaron trincheras, se reinstalaron ametralladoras y se contrarrestó inmediatamente cualquier intento de flanqueo nacionalista. Algunos franceses de las Brigadas Internacionales habían combatido en Verdún y el "no pasaran" de Madrid encontró eco en sus corazones.
Los soldados del ejército africano eran llamados constantemente; en el bando republicano, los hombres, mal entrenados, avanzaban desprotegidos bajo mortíferos disparos de ametralladora mientras las Brigadas Internacionales defendían ferozmente posiciones casi insostenibles:las pérdidas en ambos bandos fueron muy elevadas.
En tres días, uno de cada tres de los que habían subido cantando la Gran Vía había sido asesinado. En cuanto al ejército de África, tuvo durante estos combates más muertos que durante toda la larga marcha desde Cádiz a Madrid.
Una columna anarquista, que se había cubierto de gloria en el campo abierto de Cataluña, irrumpió en las calles de la ciudad, presa del pánico al caer bajo el fuego de ametralladoras ocultas; dejó a los nacionalistas cruzar la Casa de Campo, cruzar el Manzanares y entrar en la Ciudad Universitaria. Allí la pelea se convirtió en una pesadilla. Los nacionalistas ocupaban a veces un piso de un edificio universitario, los republicanos uno arriba o abajo; a veces incluso los hombres de las Brigadas Internacionales estaban en una habitación y los legionarios en la siguiente. Se abrieron paredes y suelos con picos y, en ocasiones, se enviaron granadas arrojadas.
