В отличие от фронтального апрельского наступления в Мадриде генштаб (Рохо) и штаб фронта (Матальяна) теперь спланировали фланговый удар. Основные силы должны были наступать параллельно западной окраине Мадрида в направлении с севера на юг (Эскориал — Брунете). По достижении Брунете им следовало повернуть на юго-восток. Навстречу ударной группировке из долины Харамы должна была выступить вспомогательная. Встреча группировок планировалась южнее Брунете, в районе Хетафе и горы Ангелов. Обеим группировкам следовало окружить и разбить националистическую Армию Центра или хотя бы отбросить ее от столицы.
К участию в операции были привлечены три корпуса — 5-й, 18-й и 21-й (девять дивизий) плюс части усиления — бронетанковые и артиллерийские. В совокупности это составляло 85 000 штыков, 220 орудий и минометов, до 200 самолетов. Танков и бронемашин насчитывалось 180. Таких бронетанковых сил Республика не выставляла ни до наступления, ни после.
В противоположность Северу и Арагону, в войсках велико было коммунистическое влияние. Коммунистами были комиссар Центрального фронта, один из двух корпусных командиров, оба корпусных комиссара, 5 из 6 дивизионных командиров, 3 из 6 дивизионных комиссаров и т. д.
Ударными силами группировок были три интернациональные бригады с преобладанием немцев, славян и французов. Прочие иностранные формирования находились на отдыхе и пополнении.
Впервые республиканцам удалось сохранить в тайне подготовку к наступлению. Националисты имели крайне сбивчивые сведения о месте удара и совершенно никаких — о его времени. Центральным фронтом националистов руководил старый, малоспособный и неавторитетный генерал Саликет. Он был успокоен недавними поражениями республиканцев в Каса-дель-Кампо и у Ла-Гранхи, слепо верил в мощь укрепленных поясов и не ждал сюрпризов. К тому же стояла жесточайшая 40-градусная жара. Считалось, что в таких условиях чье-либо наступление физически невозможно.
На избранном Рохо и Матальяной участке прорыва оборонялась 71-я пехотная дивизия — не более 10 000 штыков без танков. В ней был велик удельный вес фалангистов в отличие от наваррцев и марокканцев они считались неважными бойцами. Правда, дивизия рассчитывала на добротные долговременные укрепления: все селения были превращены в сильные опорные пункты, подготовленные к круговой обороне.
Наступление началось довольно многообещающе. На рассвете 5 июля республиканские войска неожиданным ударом прорвали фронт и за день отбросили ошеломленную 71-ю дивизию на 14–15 километров. Важнейшие точки националистов — Брунете, Кихорна, Вильянуэва-де-ла-Каньяда, Вильянуэва-дель-Пардильо были окружены. В штабе Саликета в Авиле и в ставке Франко отмечалось замешательство.
Получив известия о прорыве «красных» к Брунете, каудильо мгновенно почуял опасность и единственный раз за всю войну растерялся. Его офицеры позже вспоминали, что он вошел в штаб с взволнованным криком:
Республиканские же газеты вышли с огромными ликующими заголовками:
К вечеру 7 июля 5-й корпус Модесто приступом взял Брунете. За три дня он прорвал оборону неприятеля по всей глубине и прошел с боями около 30 километров. Авангарды Кампесино и Листера действовали южнее Брунете близ Хетафе и горы Ангелов. Мадридская группировка националистов была полностью охвачена с запада.
Военачальники-коммунисты начиная с Модесто позже уверяли, что корпус мог двигаться дальше — националисты не успели пустить в ход резервы и пока уступали наступающим в вооружении и количестве бойцов. Еще можно было совершить поворот на восток и обрушиться на тылы мадридской группировки Саликета.
Однако спланированный в тиши кабинетов генштаба поворот на 90 градусов так и не удалось совершить. Войск и техники оказалось слишком много. На малочисленных и плохих дорогах вокруг Брунете 8–9 июля образовались заторы. А из Валенсии и Мадрида как раз тогда поступили приказы Миахи и Матальяны — сначала овладеть всеми укрепленными селениями вокруг Брунете, хотя они и так находились в кольце и были обречены. Приказы эти преувеличивали опасность ударов во фланг и тыл наступающим дивизиям.