十二月十五日,共和军发动了进攻。在十五日至二十二日这一周里，进攻取得了较大的进展。包围计划在一开始进展顺利。共和军经过激战，攻占了坎皮利奥（Campillo）和圣·布拉斯（San Blas）。尽管如此，在共和军战线后面，仍有不少被包围的叛军在负隅顽抗，不得不一一消灭他们。十二月十八日，特鲁埃尔西南边的制高点穆埃拉·德·特鲁埃尔（Muela de Teruel）也被共和军攻占了。当地的守军且战且退，撤入了特鲁埃尔；十二月二十二日，共和军的两个师已经攻入了特鲁埃尔城内。驻防当地的国民军在雷·达库尔上校的指挥下，在省政府大楼、西班牙银行、神学院和圣·克拉拉修道院与圣特蕾萨修道院里死守。于是形成了两条战线：在穆雷顿（Muletón）—圣·布拉斯—鲁维亚雷斯（Rubiales）以西，形成了外部战线，它大体上是连贯的；在特鲁埃尔城内，形成了内部战线，几千名叛军在这里死守。由于共和军缺乏兵力，无法同时做到占领特鲁埃尔和继续向纵深进攻，于是，在十二月二十三日至二十八日这段时间里，战线暂时平静下来。

　　在此期间，国民军派出了增援部队，使当地的国民军能够守住阵地，甚至还能进行反攻。显然，国民军不得不在守住特鲁埃尔和进攻马德里之间做出抉择。弗朗哥决定亲自指挥部队反攻。由于阿拉贡战线距离受威胁的地段比较近，他就马上从阿拉贡战线抽调部队，派去救援当地的守军。这批守军从十二月十七日开始陆续抵达。然后，他命令阿兰达的加利西亚军各师沿萨拉戈萨公路前去救援，又命令巴莱拉的卡斯蒂利亚军沿着通往莫利纳（Molina）的公路，从阿拉贡赶赴前线。为了救援特鲁埃尔，国民军总参谋部一共抽调了十个师，由达维拉负责指挥。对于共和军而言，能让国民军抽调如此之多的兵力，本身就是一个胜利；他们这一次做得比布鲁内特战役要好得多，成功迫使国民军修改了计划，放弃了对马德里发动大规模进攻的打算，在内战结束之前，国民军再也没有向马德里发动进攻。这让弗朗哥的盟友深感失望，施文德曼（Schwendemann）的一则笔记可以证明：“在特鲁埃尔事件之前，人们曾希望弗朗哥能用一场大规模进攻来结束战争，现在看来，这种希望是不切实际的。”十二月二十日，齐亚诺伯爵对自己说：“由于国民军司令部的犹豫不决，以及赤匪的预防性进攻，向瓜达拉哈拉发动进攻的计划被无限期推迟。”国民军反攻的失败，证明了意大利将领们的担心。尽管叛军囤积了大量的物资、拥有了制空权、并高度集中了炮兵，最后还进行了疯狂的进攻，却只达成了部分目标。叛军起初取得了一点战果：共和军第二十军仓促撤退了。阿兰达的部队向特鲁埃尔进击，并夺回了穆埃拉·德·特鲁埃尔；叛军逼近了特鲁埃尔，他们对夺回特鲁埃尔充满自信，甚至在广播中宣称已经夺回了特鲁埃尔。然而，一条新的战线在一月初形成了，在长达一个月的时间里，这条战线几乎没有发生变化。

　　国民军的反攻为何没能得手？首先是因为战役的规模巨大、条件艰难。为了稳住战线，双方都投入了大量的兵力与物资。在整个内战期间，特鲁埃尔战役的兵力集中程度之高，是空前绝后的：在如此狭小的战场上，双方可能投入了十八万的兵力。但这场战役也是一场物资的较量：双方都集中使用了大量炮兵，迫使步兵不得不掘壕据守，援军只能在夜间进入阵地。这场战役的条件极其艰难，这主要是因为内陆的气候非常恶劣，低温天气反复出现。士兵不得不每小时换班四次，在摄氏零下四度的低温中，战壕里的士兵首先要防范的是寒风与暴雪。茫茫白雪覆盖了大地，让一切东西都变成了明显的靶子，使进攻越发艰难：由于霜冻的影响，就连夜间的运输队也很难按时抵达目的地。“战壕里到处都是僵冷的尸体。”由于气象条件恶劣，国民军的飞机经常不能出动，无法完全发挥空中优势。安萨尔多回忆说，“在新布尔戈斯机场，人们必须在早上除掉机身上的厚冰层。”而且共和军也付出了巨大的努力，他们在狭窄的战线上有效地部署了防空火力。

　　在一月的第一个星期里，国民军不顾重重困难，继续进攻。最后，战线在一月七日恢复了平静。继续进攻已经没有意义，因为特鲁埃尔城内的守军已经投降了：共和军完全控制了特鲁埃尔。这是一场漫长而艰苦的战斗；国民军据守的建筑物被一栋接一栋地轰平了。神学院被烧毁了，西班牙银行被共和军炸平了。想把特鲁埃尔变成又一个阿尔卡萨尔的希望破灭了。城里的守军被分割包围，雷·达库尔在一月七日带着一千五百名士兵投降，一天后，据守在圣克拉拉修道院里的守军也投降了。共和国政府发表的公报宣称：“整个特鲁埃尔已属于共和国。”但这并不是一次大胜；市中心被夷为平地，城内的狙击手过了半个月才被彻底消灭。这是因为守军进行了顽强的抵抗，尽管凯波·德·利亚诺在广播中断言，特鲁埃尔是由于“可耻的背叛”才陷落的。不过，凯波·德·利亚诺如此恼羞成怒，正好证明了攻占特鲁埃尔对共和军具有何等重要的意义。整个内战期间，这是共和军首次——也是一次——夺回重要城市。罗霍认为，“特鲁埃尔改变了战争的面貌”，他的这个观点虽然并不正确，但至少可以认为，特鲁埃尔战役的胜利，使人们产生了共和军正在扭转战局的印象。打完这场惨烈的战役后，共和军终于成为了胜利者。在接连失去毕尔巴鄂、桑坦德和希洪之后，特鲁埃尔总算传来了捷报。

　　但这次胜利仍是有限的。有人提出了这样的问题（每当共和军获胜之后都会有人提出这个问题）：在取得初步的胜利之后，能否更好地发展胜利？答案是否定的：共和军缺乏预备队。归根结底，共和军的兵力不如国民军，而要想抵消它在武器装备上的劣势，它至少需要拥有兵力上的优势。共和军的兵力优势仅仅维持了几天时间，而这点时间已经足够让国民军派兵增援了。在这种情况下，能够打下并守住阵地，本身就是共和军总参谋部的真正的胜利。但是，正因为这个原因，弗朗哥绝不能容忍失败，哪怕只是暂时的失败。事实上，在胜利的喜悦中，共和军的领导人不应忘记这件事：他们的防线曾在十二月二十九日被叛军突破，险些导致战线崩溃。就在当天，当防线被突破后，在特鲁埃尔也发生了跟布鲁内特战役时一样的惊慌失措，对此没有人能给出合理的解释。当时必须迅速调遣援军，堵上战线上的缺口，阻止阿兰达的部队与被包围在城内的守军会合。

天气从一月十五日开始好转，国民军又能发挥空中优势了。由于直取特鲁埃尔要通过平原，这样可能会造成重大伤亡，所以阿兰达没有这样做，而是先攻占特鲁埃尔周围的制高点，特别是北边的阵地。他的部下设法攻占了包括穆雷顿在内的几个重要的观察哨，威胁到了共和军的阵地。他们可以从这些地方发动进攻，战斗现在已经转移到了北面的阿尔范布拉河一带。

　　不过，叛军首先需要打退共和军的新一轮进攻，这次进攻从一月二十五日持续到了三十日，但没有取得任何成果。然后需要集中兵力，在阿尔范布拉河以西突破共和军的防线，并消灭据守在帕洛梅拉山脉（Sierra Palomera）上的共和军；共和军在去年十二月就是从那里发动进攻并赢得了胜利的。但国民军司令部的野心还不止于此。它还打算继续向东推进，从侧翼包抄特鲁埃尔与北面的共和军。最后，在反攻期间，它准备让第二十三军在该地区实行一次钳形进攻。这次进攻将在国民军阵地的两端发动：在北面，由雅古埃指挥的摩洛哥军，将在纳瓦拉师的支援下，沿着比维尔·德尔·里奥（Viver del Rio）进攻。在南面，加利西亚军在得到穆尼奥斯·格兰德斯[18]的第一百五十师加强后，将突破特鲁埃尔与塞拉多斯（Celados）之间的山地地带，并渡过阿尔范布拉河。战线的中段是最薄弱的，驻守中段的是莫纳斯特里奥上校的第一骑兵师。

　　二月五日，国民军发动了这一钳形攻势，并初步获得了胜利。雅古埃的部队突破了共和军防线，并从侧翼包抄了共和军在阿尔范布拉河沿岸的阵地。南方的阿兰达部队却进展迟缓。国民军渡过了河，并攻占了塞拉多斯。但是，共和军发现特鲁埃尔有失守的危险，便加强了防御。重新来临的恶劣天气延缓了国民军的进攻，由于寒风和冷雨，国民军直到二月十五日才重新开始进攻。这次钳形机动虽然没有成功，但国民军的战线已经得到了全面改善。从那时起，从特鲁埃尔到贝尔奇特之间，再到埃布罗河南面，国民军的战线几乎总是连贯的。持续了差不多两个月的消耗战，几乎耗尽了共和军的兵力；国民军在二月十八日再次发动进攻，突破了共和军的防线。

二月二十日，国民军的先头部队几乎包围了特鲁埃尔，切断了通往东面的萨贡托（Sagunto）公路。在接下来的两天里，特鲁埃尔市内发生了巷战。但共和军并没有全心全意地应战。二月二十二日，共和军完全撤出了特鲁埃尔。特鲁埃尔战役结束了。

攻占特鲁埃尔曾一度使共和军的信心有所恢复，而特鲁埃尔的得而复失则被认为是内战的一大转折点。在战役开始时，双方为了争夺废墟而进行了激烈的战斗；成功的奇袭变成了持久战和歼灭战，而在这种战斗中，最终获胜的是拥有物资优势的一方。罗霍认为，特鲁埃尔战役“体现了西班牙军人的高尚精神”，也许他的看法是正确的。然而，仅靠军人的勇气与坚忍，并不能赢得胜利。特鲁埃尔战役也证明了这一点。

特鲁埃尔战役的结束，标志着内战进入了一个新阶段。在此之前，从军事角度来看，双方还算是势均力敌的。在特鲁埃尔战役期间，在长达两个月的时间里，双方集中了大量的兵力，而都没有取得决定性的胜利；突然，共和军的防线就崩溃了，国民军的进攻势如破竹。军事力量的平衡被彻底打破了。