Al acabar la batalla del Jarama, Franco intentó una nueva ofensiva antes de abandonar el propósito de conquistar Madrid como objetivo prioritario de guerra. Fracasados los ataques por el noroeste en el varano de 1936, por el suroeste en el otoño y, por el sudeste, en febrero del 37, ahora lo intentaría por el noreste-este, es decir, atacaría siguiendo la carretera de Barcelona en dirección a la capital provincial, a Alcalá de Henares y, por último a Madrid. Para ello contaba con el ejército italiano, el Cuerpo de Tropas Voluntarias al mando del general Roatta, muy confiado tras su fácil ofensiva en Málaga a inicios de enero, así como la División Soria, al mando del general Moscardó.
El día 8 de marzo se inicia con un bombardeo y un avance de tanques italianos, aunque la niebla les impidió un avance profundo. Sin embargo, al día siguiente, las Brigadas Internacionales les detuvieron momentáneamente, aunque el día 10 lograban entrar en Brihuega. El día 11 logran rechazar a los brigadistas y toman Trijueque, aunque no consiguen entrar en Torija por el barrizal y la fuerte agua-nieve que caía. Además no tenían apoyo aéreo ni por el flanco noroeste, el del ejército español de Moscardó, que tras tomar Cogolludo y Jadraque, queda detenido cerca de Hita.
Por fin, el día 12, los republicanos se lanzan a la ofensiva, con apoyo aéreo y de tanques soviéticos, que consigue detener el avance italiano. Al día siguiente, los republicanos de Líster cercan a un ejército italiano en Brihuega. Entre los días 14 y 17 se suceden los bombardeos republicanos, que destruyen gran cantidad de tanques enemigos. El día 18 los italianos logran evacuar Brihuega y, entre los días 18 y 23, los republicanos logran recuperar parte del territorio perdido, capturando gran cantidad de material de guerra italiano, abandonado en plena y desordena retirada. El día 23 se acababa la batalla.
Franco no conseguía avanzar a Madrid y dirigirá sus esfuerzos hacia el frente del norte cantábrico. Por su parte, Mussolini (que estalló de cólera al enterarse) cosechaba un rotundo fracaso ante la opinión pública internacional, al quedar patente el fracaso de sus blindados ante los soviéticos.
Simultáneamente, la prensa republicana exageró la victoria, llegando a hablar de un nuevo "Caporeto" -célebre derrota en la Primera Guerra Mundial- de los italianos. En el mismo año de 1937 los republicanos pasaron al contraataque, llegando a lanzar dos ofensivas fracasadas en los alrededores de Madrid: Segovia (primavera) y Brunete (verano).