Согласно плану операции, танковый полк должен был наступать тремя колоннами, каждую из которых поддерживало по одному батальону XV-й интербригады. О самой операции танкисты узнали только в 23 часа 12 октября, то есть, за несколько часов до начала наступления. Испанский батальон XV-ой интербригады было решено впервые в этой войне использовать в качестве танкового десанта. Решение об этом было принято только за два часа до начала наступления. Кондратьев возражал: БТ был не приспособлен для этих целей, и десантники с трудом могли держаться за сделанные в виде поручня антенны. К тому же, пехотинцев следовало потренировать. Но в отличие от немцев и итальянцев на стороне Франко, советские добровольцы были обязаны беспрекословно подчиняться приказам испанского командования. На вопрос командира танкового полка о системе противотанковой обороны противника на участке наступления, Касадо ответил, что считает эту проблему тривиальной. Позже выяснилось, что мятежники имели в Фуэнтес-де-Эбро четыре артиллерийских батареи (65-, 75-, 105- и 155-мм орудий). Гарнизон городка состоял первоначально из четырех рот, но позднее в этот район было подтянуто три дивизии. Таким образом, у республиканцев на участке прорыва не было даже численного преимущества.
13 октября 1937 года в полдень ударная группировка сосредоточилась в 30 километрах юго-восточнее Сарагосы и после непродолжительной бомбежки (18 «наташ») и артподготовки (вся артиллерия состояла из недавно захваченных у мятежников двух батарей 75 мм орудий, с мизерным боекомплектом) пошла в наступление. Никогда ни до, ни после мировая история не видела идущих на врага плечом к плечу советских людей и американцев (американский батальон интербригады вместе с 16 советскими танками наступал в центре, а фланговые колонны поддерживали канадцы и англичане). Интересно, что наступление явилось сюрпризом для собственных войск, которые обстреляли выдвигавшиеся из тыла танки. Преодолев свои окопы, БТ были вынуждены остановиться, так как республиканские позиции находились на плато, круто обрывавшимся вниз на 3–4 метра. Пришлось срочно искать удобный спуск, на что ушло драгоценное время. Далее танки продвигались по плантации сахарного тростника, перерезанной ирригационными каналами. От тряски и артиллерийского огня противника был растерян практически весь десант.
Когда БТ-5 стали утюжить трехрядные проволочные заграждения, по ним открыла ураганный огонь замаскированная противотанковая артиллерия мятежников. Наступавшие быстрее других канадцы ворвались в окопы и начали с помощью штыков и гранат очищать их от врага. Несмотря на потери, одна группа танков ворвалась в Фуэнтес-де-Эбро, где ее встретил огонь сразу нескольких батарей противотанковой артиллерии.
Между тем силы интербригадовцев быстро таяли. Были срочно необходимы подкрепления. Но командир 21-й бригады, состоявшей из анархистов, отказался поднять своих людей в атаку, еще раз продемонстрировав на деле популярное среди анархистов изречение: «Лучше жить для свободы, чем умереть ради нее». Не подошел и обещанный ранее испанский батальон танков Т-26 (он появился на поле боя позднее, когда наступление уже выдохлось и БТ-5 израсходовали весь свой боекомплект).
По указанию Касадо, часть советских танков пошла в наступление по дну бездействующего оросительного канала, но в середине пути мятежники открыли плотину, и на танкистов стремительно стала надвигаться огромная масса воды. Одновременно марокканцы стали забрасывать разворачивавшиеся танки с обоих берегов канала гранатами и бутылками с зажигательной смесью. На помощь танкистам вовремя пришли англичане и американцы, отбросившие марокканцев.
Между тем героически дравшиеся канадцы совместно с танками захватили господствовавшую над Фуэнтес-де-Эбро высоту и среди марокканцев началась паника. Если бы в бой была введена 21-я бригада, разгром противника был бы полным. Но помощи не было, и бойцы интербригады в одиночку вели ожесточенный бой в центре Фуэнтес-де-Эбро с подоспевшими к марокканцам подкреплениями. Танкисты умоляли командовавшего 35-й интернациональной дивизией Кароля Сверчевского ввести в бой резервы, но таковых просто не было. Бой шел целый день, и к утру стороны оказались на прежних позициях. Интернациональный танковый полк потерял более трети своих машин — 18. Столь стремительно начавшееся наступление имело все шансы на успех, а превратилось в очередную неудачу из-за фактического предательства анархистов. К тому же складывалось впечатление, что франкисты, в отличие от собственных войск, были прекрасно осведомлены о предстоящем танковом ударе, так как под Фуэнтес-де-Эбро была стянута практически вся противотанковая артиллерия мятежников на арагонском участке фронта. Основной урок из единственного танкового блицкрига республиканцев за все время войны можно сформулировать следующим образом: танки можно пускать в глубокий прорыв только после подавления противотанковой обороны авиацией и артиллерией. Именно так и поступали немцы на начальном этапе Второй мировой войны.
Потерпев неудачу на земле (правда, относительную, так как и мятежники понесли в сражении за Фуэнтес-де-Эбро огромные потери), республиканцы уже через день отыгрались в воздухе. В середине июля 1937 года на смену «генералу Дугласу» в качестве военного советника при ВВС республики в Испанию прибыл комбриг Евгений Саввич Птухин («генерал Хосе»). Уже в 15 лет Птухин вступил в 1917 году в Красную гвардию, а через три года впервые сел за штурвал самолета. В 30 лет талантливый летчик стал комбригом (генерал-майором) и к моменту отъезда в Испанию командовал Бобруйской бригадой истребительной авиации, многие пилоты которой также воевали на Пиренеях. Великую Отечественную войну Птухин встретил командующим ВВС Юго-Западного фронта. Но Берия изобрел очередной заговор военных и Птухина вместе с многими другими видными военачальниками ВВС РККА арестовали. Сначала под пытками Евгений Саввич признался, что был участником военного заговора еще с 1935 года, будучи завербованным Уборевичем. Однако потом Птухин отказался от этих показаний. Героя Испании расстреляли 23 февраля 1942 года. Вместе с ним принял смерть первый командир советской истребительной группы в Испании П. И. Пумпур и ас бомбардировочной авиации на Пиренеях, ставший к тому времени генерал-майором, Э. Г. Шахт. Еще раньше, 28 октября 1941 года, по личному указанию Берии без судебного приговора казнили Я. В. Смушкевича, Г. М. Штерна и П. В. Рычагова. Так, в результате преступного произвола страна лишилась цвета советской авиации — героев, прославивших Советский Союз в сражениях испанской гражданской войны.
В Испании Птухин лично разрабатывал тактику борьбы с «мессершмиттами» и «хейнкелями 111», ведя с ними воздушные бои (одного из «хейнкелей» комбриг сбил лично). Так как «мессеры» предпочитали нападать сверху, то в каждой истребительной эскадрилье была сформированы две пары «высотных чистильщиков» из наиболее выносливых летчиков. Эта четверка летела на 800-1000 м выше и чуть позади основной группы. Как только «мессершмитты» пикировали сверху на «мух» и «курносых», на них самих также сверху обрушивались «чистильщики». Тактика оказалась успешной и немцам потребовалось определенное время, чтобы к ней приспособиться. На «хейнкелей» И-15 и И-16, наоборот, нападали снизу, и бомбардировщики закрывали их от своих собственных Ме-109, которые обычно сопровождали «хейнкелей», летя выше них.
