В сражении при Хараме получили боевое крещение советские зенитные 76,2 мм орудия образца 1931 года, 20 из которых поступило в Испанию в январе 1937 года (эти пушки, правда, были не совсем советскими; их производили в СССР на основе закупленного в Германии орудия фирмы «Рейнметалл»). До прибытия этих орудий на вооружении у республиканцев были только мелкокалиберные зенитные пушки «эрликон», пригодные для защиты боевых порядков от низколетящих целей. Теперь каждая из трех переброшенных на Хараму зенитных батарей (их расчеты были интернациональными: немецкий, чехословацкий и французский) могла вести огонь по воздушным целям на высоте до 7 километров, выпуская 60 снарядов в минуту. К 17 февраля зенитчики уничтожили 13 самолетов, а всего в ходе сражения они записали на свой счет более 20 самолетов. Впервые в истории войн зенитные пушки прямой наводкой били и по танкам, и пехоте противника, не раз спасая положение республиканцев. На Хараме также блестяще зарекомендовало себя немецкое 88 мм зенитное орудие, которое считается лучшей зенитной пушкой Второй мировой войны. Прикрываемые этими орудиями участки фронта мятежников были практически недоступными для республиканских бомбардировщиков.
13 февраля мятежники перешли в наступление на Арганду, чтобы достичь шоссе Мадрид — Валенсия. Но, несмотря на тройное превосходство в силах (15 тысяч против 5 тысяч республиканцев), они не смогли добиться успеха. Когда после полудня 5-я бригада, состоявшая в основном из анархистов, подалась назад, брешь срочно закрыли ротой танков. Республиканцам надо было любой ценой выиграть время до подхода своих резервов.
13 февраля бои достигли невиданного ожесточения. Польский батальон им. Домбровского потерял в контратаках до половины личного состава. Из-за недостатка артиллерии у республиканцев двойная нагрузка ложилась на танки, которые не только по нескольку раз в день контратаковали, но и подавляли огневые точки противника. От переутомления танкисты теряли сознание. В тот кровавый день мятежники углубили свой плацдарм на 1–2 километра, заплатив за это 4000 убитых и раненых. Республиканцы постепенно приспособились и к новой тактике мятежников. Те выдвигали вперед противотанковые пушки, но бойцы Народной армии уже наловчились выбивать их расчеты прицельным пулеметным огнем.
Всю ночь на 14 февраля мятежники перебрасывали на восточный берег Харамы новые силы, доведя общую численность своих войск до 40 батальонов, 100 орудий и 100 танков.
Утром 14 февраля после сильной артиллерийской подготовки и авиаударов мятежники пошли вперед, но были остановлены с ходу вступившей в бой XIV-й интербригадой. Началась настоящая мясорубка в стиле Первой мировой войны. Франкисты волнами вводили на узком участке фронта все новые силы, стремясь уничтожить в бою как можно больше живой силы противника. Но и сами они несли крупные потери, что не очень заботило Франко, бросавшего на самые опасные участки «диких» марокканцев. Так, только в ходе контратаки 24-ой бригады при поддержке двух батальонов Т-26 14 февраля было уничтожено до 800 марокканцев. Беспрерывная борьба и чудовищные потери стали отрицательно сказываться даже на моральном духе интербригад. Было проведено специальное совещание политкомиссаров всех четырех интербригад, дравшихся на Хараме (пятая была переброшена на юг под Малагу).
Единственным результатом страшного для обеих сторон 14 февраля был захват мятежниками господствующей над полем сражения высоты Пингаррон на правом фланге их плацдарма.
В 14 часов 14 февраля 6 «юнкерсов» в сопровождении 36 истребителей пытались бомбить республиканские позиции, но в районе Арганды их встретили 40 истребителей И-15 и И-16. В результате ожесточенного воздушного боя самолеты мятежников были отогнаны.
15 февраля мятежники полдня приводили себя в порядок и смогли начать наступление только после обеда. Сил у них уже явно не хватало, и республиканцы без труда отразили натиск. В целом в ходе сражения республиканцы понесли пока меньше потерь и могли рассчитывать на дополнительные резервы.
В тот же день под давлением находившихся на поле боя советских военных советников (некоторые из них увлекали пехоту в бой личным примером, устремляясь вперед с винтовкой наперевес), фактически взявших управление сражением в свои руки, была проведена, наконец, давно назревшая реорганизация республиканских войск на Хараме. Были сформированы 5 дивизий, три из которых («А, «В», «С») составили самостоятельную оперативную группу (среди первых комдивов были коммунисты Листер и Модесто, а также два интернационалиста — поляк Кароль Сверчевский и венгр Янош Галич). Был разработан и план наступления: одна дивизия наносила удар с севера в тыл Харамскому плацдарму врага, а с юга на север, взяв высоту Пингаррон, должна была наступать дивизия «С» Листера (характерный почерк советских военных советников: не лобовые, а фланговые удары). Но 16 февраля контрудар осуществить не удалось, так как мятежники еще продолжали давление, хотя и ослабевавшее с каждым часом.