Бомбардировщики наносили удары по портам, через которые поступала военная помощь обеим противоборствующим сторонам, железнодорожным узлам, городам и аэродромам. Истребители старались им в этом помешать, а также выполняли задачи поддержки наземных войск. Теория как будто подтверждалась: скоростные СБ, Не-111, SM-79, действуя в дневное время без сопровождения, совершали свои налеты почти безнаказанно. Однако длилось это недолго, с появлением на фронте истребителей-монопланов нового поколения для бомбовозов пришлось выделять прикрытие. Кроме того, они стали летать большими, ощетинившимися пулеметами, группами. Генерал-майор авиации Е.Е. Ерлыкин вспоминает:
«Идет как на параде, группа по 4 самолета — 32 «Юнкерса» и «Капрони» большим кирпичом. Рычагов вел группу, и я шел сзади. Мы увидели, что такая большая группа идет, никогда такой не видели, и никто не стал ее атаковать. Они аккуратно над самым Мадридом развернулись и ушли. Вид такой большой группы привел в смущение. Все знали, что они хорошо вооружены, их сопровождали, это на всех подействовало. Рычагов отказался от атаки, я отказался, Ковалевский отказался».
В изменившихся условиях проявились недостатки в конструкции СБ: слабое оборонительное вооружение, отсутствие брони и протекторов в топливных баках.
Боевые столкновения И-16 и первых модификаций Bf-109, вооруженных двумя пулеметами винтовочного калибра, показали приблизительно равные возможности этих машин. Ни по скорости, ни по вооружению супостат не превосходил «ишака». Конечно, было ясно, что новый «немец» — противник серьезный: «Но драться с «мессершмиттом» можно было вполне, он явно был слабоват на вертикалях. На вертикалях с И-16 шутки плохи. Что же касается наших И-15, то их положение, конечно, усложнилось. Однако спасением И-15 по-прежнему оставалась его необычайная маневренность. В бою на виражах И-15 мог зайти в хвост любому из существовавших тогда самолетов, и мы на это рассчитывали».
Кроме того, И-15 наряду с самолетами Р-5 и Р-Z широко привлекались для штурмовых действий. Наиболее распространенной тактикой были внезапные удары с малых высот с быстрым уходом на свою территорию.
Грустная история о том, как «в августе 1938 года фашистские части, вооруженные истребителем Bf-109Е, продемонстрировали подавляющее превосходство над советскими истребителями, и господство в воздухе полностью перешло к немецкой авиации», была придумана задним числом. Во-первых, такого истребителя еще не существовало не только в Испании, но и в природе. Во-вторых, непонятно, как три эскадрильи «мессершмитгов» смогли завоевать господство в воздухе «полностью», и почему советские истребители не сумели завоевать его годом раньше, воюя с «фиатами» и «хейнкелями». И, наконец, появление у противника самолета, летающего на 30 км/ч быстрее — не повод охаивать собственное оружие.
В сентябре 1938 года республиканское правительство Испании на заседании Лиги Наций объявило о решении полностью вывести со своей территории иностранных добровольцев. Советские летчики, успевшие уничтожить 213 самолетов противника, были отозваны на родину. Испанская республика пала в последних числах марта 1939 года, в мае последние немецкие «добровольцы» возвратились на родину. Легион «Кондор» записал на свой счет 314 воздушных побед (собственные потери составили 96 самолетов, причем боевые — меньше половины); 14 тысяч прошедших через него пилотов и технических специалистов составили костяк Люфтваффе.
В ходе войны был накоплен богатый опыт маневрирования войсками, подтвердилось огромное значение авиации и танков, а также противотанковой и зенитной артиллерии, получили подтверждение или были опровергнуты многие тактические разработки.