Esta rápida intervención resultó fundamental para paliar los efectos iniciales de la derrota.
En plena ofensiva del Frente Popular fue publicada la orden en la que se encomendaba a Yagüe el mando del I° Cuerpo de Ejército en propiedad. Ese mismo día, a las tres y media de la tarde, reunió en Navalcarnero a Asensio, Barrón e Iruretagoyena, dándoles las primeras instrucciones para estabilizar el frente. Sin lugar a dudas Yagüe era un mando nacido para afrontar los momentos más difíciles.
Mientras todo esto ocurría, el Ejército Popular, siguiendo su plan inicial, atacó las trincheras nacionales por Usera, cuyas posiciones logró cercar. Para reforzar este sector envió Yagüe al batallón de Ceriñola y a la 6a Bandera de la Legión, que, combatiendo sin cesar día y noche, logrando romper el cerco y desalojar al enemigo de las trincheras que ocupaba, haciéndole una verdadera carnicería y cogiéndole prisioneros y carros, normalizó la difícil situación. Todas las tropas disponibles fueron llevadas al frente para frenar el avance republicano.
En Brunete, como tantas otras veces iba a ocurrir en la guerra, Franco mantuvo la calma y convirtió la ofensiva del Ejército Popular en una completa derrota. Para la batalla que comenzaba los alzados sacaron importantes fuerzas de otros frentes que fueron puestas bajo el mando de Varela, recién llegado desde Segovia, con órdenes de recobrar la iniciativa y el terreno perdido.
Inmediatamente Varela situó a Sáenz de Buruaga en el ala izquierda, a Barrón en el centro, y a la división de Asensio, adscrita al Iº Cuerpo de Ejército del Centro, en el lado derecho, por ser las unidades más cercanas a los combates. Yagüe fue el encargado de prestar hombres de su cuerpo de ejército para taponar la brecha y crear una reserva con tres de sus tabores, un batallón y otros efectivos de la 11ª División, que fueron enviados a toda prisa a reforzar la posiciones de Navalcarnero y Villaviciosa de Odón, al tiempo que aseguraba las comunicaciones entre Villafranca del Castillo y Villanueva del Pardillo. Estas unidades luego se verían reforzadas con tropas del frente norte, entre las que destacan la 4a y 5ª Divisiones —las famosas Brigadas Navarras— de los coroneles Alonso Vega y Sánchez González.
El 18 de julio los nacionales pasaron al contraataque en todo el frente, llevando el peso la 4a y 5ª de Navarra, junto a las Divisiones 12a, 13a y 150a.
Durante la contraofensiva las unidades de Yagüe permanecieron a la defensiva, siendo moderadamente hostigadas en los sectores de Cuesta de la Reina — Basurero, y sobre las carreteras de Toledo a Madrid y en la zona de Leganés y Getafe.
La contraofensiva nacional tuvo tanto éxito que el Estado Mayor de Franco se vio obligado a decidir entre eliminar el saliente republicano de El Escorial y volver a intentar el asalto sobre Madrid o liquidar, cosa que finalmente hizo, el frente norte, terminando su ofensiva sobre Santander y Asturias. El 25, día de Santiago, patrón de España, los republicanos habían sido derrotados.
Los combates fueron durísimos, lo que obligó a un descanso, ya que «las unidades de este frente se hallan materialmente cansadas y muchas agotadas; las hay que llevan desde noviembre viviendo, comiendo y durmiendo a distancia eficaz de todas las armas de artillería e infantería enemigas; otras que, además, tienen un gran recargo en el servicio».[348]
La Batalla de Brunete costó al ejército de la República 36.600 bajas y 13.000 a sus enemigos. Participaron en ella en torno a 100.000 hombres por cada bando.[349] Para enterrar a los numerosos muertos que quedaron en el campo de batalla tras los combates Yagüe movilizó a la Segunda Línea de la Falange de Toledo —como había hecho semanas atrás cuando movilizó a los cadetes de la organización juvenil para guarnecer la ciudad ante un posible ataque republicano—. De este modo creó batallones de sepultureros que procedieron a enterrar los miles de cadáveres enemigos abandonados sobre el campo de batalla, ya que sus hombres, extenuados por los combates y aún en las trincheras, seguían listos para rechazar posibles contraataques. Sobre Brunete emitió Yagüe el siguiente juicio de valor:
Han perdido la Batalla de Brunete y perderán la guerra porque de nada les servirá el material ruso, los Estados Mayores franceses, las Brigadas Internacionales y los soldados «rojillos», que son los mejores del mundo después de los nuestros, si no tienen eso que Franco ha creado para nuestro ejército: espíritu de audacia y mandos inferiores. Con tres secciones al mando de tres de nuestros alféreces provisionales habrían ocupado Navalcarnero, y ni tú ni yo estaríamos ahora tomando café en Yuncos. Habrían llegado a Ávila y Toledo... Por eso te digo que Dios está «descaradamente» con nosotros.