Obligado a renunciar a una toma rápida de Madrid, Franco centró su atención en el País Vasco, Santander y Asturias. La ofensiva nacional en el norte comenzó el 31 de marzo de 1937. El avance fue lento y hasta mediados de junio los nacionales no consiguieron entrar en Bilbao. Con la caída de Bilbao, la resistencia cesó en las provincias vascas, pero Santander y Asturias permanecieron en manos republicanas.
Antes de que los nacionales pudieran dirigirse a Santander, la República lanzó una ofensiva al este de Madrid, en las inmediaciones de Brunete. Reunió 150 aviones, 125 carros y 140 piezas de artillería. La sangrienta batalla de Brunete se libró entre el 6 y el 26 de julio de 1937. Al final, los republicanos sólo consiguieron un avance de cinco kilómetros en un frente de dieciséis, con 100 aviones destruidos y 25.000 bajas, muchas de las Brigadas Internacionales, que fueron utilizadas por la República como tropas de choque. En el ejército nacional cayeron menos de la mitad que en el republicano.
Con el frente de Madrid restablecido, Franco prosiguió su ofensiva en el norte, avanzando sobre Santander el 14 de agosto de 1937. La superioridad de la aviación y de la artillería nacional fue abrumadora. La República ofreció una débil resistencia. Los nacionales tomaron Santander a final de mes.
Antes de que Franco pudiera ocupar Asturias, la última fiel a la República en norte de España, el ejército republicano comenzó otra maniobra de distracción. Esta vez presentó batalla en el curso del río Ebro, al norte y sur de Zaragoza. La batalla empezó el 24 de agosto de 1937 y tuvo fases de distinta intensidad hasta finales de septiembre. La mayor parte tuvo lugar cerca de Belchite, pueblo del que la batalla tomó su nombre. Incluso como maniobra de distracción, Belchite demostró ser un fracaso notable para la República. Aun con una superioridad numérica muy notable, la ofensiva republicana fracasó. Los nacionales sólo se vieron obligados a desviar del frente del norte a una unidad grande y perdieron muy poco terreno.
Las fuerzas de Franco prosiguieron su ofensiva en el norte el 1 de septiembre de 1937. El accidentado terreno favoreció la defensa de Asturias, pero el 21 de octubre de 1937 los nacionales consiguieron ocuparla por completo. Con esto, el frente del norte dejó de existir.
