На базе прибывших в Испанию БТ-5 был сформирован Интернациональный танковый полк в составе 48 машин под командованием С. И. Кондратьева. В полку были образованы смешанные экипажи, состоявшие из советских танкистов, испанцев и бойцов интербригад.
Командовавший 21-м корпусом, дислоцированным под Сарагосой, Сехисмундо Касадо решил танковым ударом занять населенный пункт Фуэнтес-де-Эбро и, в случае успеха, освободить Сарагосу. Советского военного советника при Касадо комдива И. Ф. Максимова и С. И. Кондратьева поражало, что Касадо отрядил в помощь танкам только две пехотные бригады. Причем главная ударная сила предстоявшего наступления — XV-я (англо-американо-канадская) интербригада только что была выведена из боев за Бельчите, в которых она понесла страшные потери. К началу октября и интербригаде было 1500 бойцов вместо положенных по штату 3000 и всего 12 пулеметов. Республиканцы прекрасно знали, что Фуэнтес-де-Эбро хорошо укреплен немецкими инженерами, поэтому невольно закрадывалось подозрение, что Касадо решил бросить советские танки и иностранных добровольцев на верную смерть. К тому же только месяц тому назад республиканцы уже пытались безуспешно взять Фуэнтес-де-Эбро, так что на внезапность и слабую оборону рассчитывать не приходилось.
Согласно плану операции, танковый полк должен был наступать тремя колоннами, каждую из которых поддерживало по одному батальону XV-й интербригады. О самой операции танкисты узнали только в 23 часа 12 октября, то есть, за несколько часов до начала наступления. Испанский батальон XV-ой интербригады было решено впервые в этой войне использовать в качестве танкового десанта. Решение об этом было принято только за два часа до начала наступления. Кондратьев возражал: БТ был не приспособлен для этих целей, и десантники с трудом могли держаться за сделанные в виде поручня антенны. К тому же, пехотинцев следовало потренировать. Но в отличие от немцев и итальянцев на стороне Франко, советские добровольцы были обязаны беспрекословно подчиняться приказам испанского командования. На вопрос командира танкового полка о системе противотанковой обороны противника на участке наступления, Касадо ответил, что считает эту проблему тривиальной. Позже выяснилось, что мятежники имели в Фуэнтес-де-Эбро четыре артиллерийских батареи (65-, 75-, 105- и 155-мм орудий). Гарнизон городка состоял первоначально из четырех рот, но позднее в этот район было подтянуто три дивизии. Таким образом, у республиканцев на участке прорыва не было даже численного преимущества.
13 октября 1937 года в полдень ударная группировка сосредоточилась в 30 километрах юго-восточнее Сарагосы и после непродолжительной бомбежки (18 «наташ») и артподготовки (вся артиллерия состояла из недавно захваченных у мятежников двух батарей 75 мм орудий, с мизерным боекомплектом) пошла в наступление. Никогда ни до, ни после мировая история не видела идущих на врага плечом к плечу советских людей и американцев (американский батальон интербригады вместе с 16 советскими танками наступал в центре, а фланговые колонны поддерживали канадцы и англичане). Интересно, что наступление явилось сюрпризом для собственных войск, которые обстреляли выдвигавшиеся из тыла танки. Преодолев свои окопы, БТ были вынуждены остановиться, так как республиканские позиции находились на плато, круто обрывавшимся вниз на 3–4 метра. Пришлось срочно искать удобный спуск, на что ушло драгоценное время. Далее танки продвигались по плантации сахарного тростника, перерезанной ирригационными каналами. От тряски и артиллерийского огня противника был растерян практически весь десант.
Когда БТ-5 стали утюжить трехрядные проволочные заграждения, по ним открыла ураганный огонь замаскированная противотанковая артиллерия мятежников. Наступавшие быстрее других канадцы ворвались в окопы и начали с помощью штыков и гранат очищать их от врага. Несмотря на потери, одна группа танков ворвалась в Фуэнтес-де-Эбро, где ее встретил огонь сразу нескольких батарей противотанковой артиллерии.
Между тем силы интербригадовцев быстро таяли. Были срочно необходимы подкрепления. Но командир 21-й бригады, состоявшей из анархистов, отказался поднять своих людей в атаку, еще раз продемонстрировав на деле популярное среди анархистов изречение: «Лучше жить для свободы, чем умереть ради нее». Не подошел и обещанный ранее испанский батальон танков Т-26 (он появился на поле боя позднее, когда наступление уже выдохлось и БТ-5 израсходовали весь свой боекомплект).
По указанию Касадо, часть советских танков пошла в наступление по дну бездействующего оросительного канала, но в середине пути мятежники открыли плотину, и на танкистов стремительно стала надвигаться огромная масса воды. Одновременно марокканцы стали забрасывать разворачивавшиеся танки с обоих берегов канала гранатами и бутылками с зажигательной смесью. На помощь танкистам вовремя пришли англичане и американцы, отбросившие марокканцев.