Posteriormente dirigió el Ejército del Centro y tomó parte en conocidas batallas como Jarama, Guadalajara o Brunete, y luego el Grupo de Ejércitos de la Región Central (GERC).

En el transcurso de la contienda concentró más poder militar que ningún otro general republicano.

[3]​ Sin embargo, su actitud y su desempeño militar en determinados casos han generado dudas en la historiografía.

Tras licenciarse su primer destino fue Asturias, desde donde solicitó traslado a Melilla,[5]​ en 1900, cuando contaba con 22 años de edad.

[6]​ Aunque considerado hombre poco aficionado a la cultura, destacó como estudioso de la lengua árabe.

Muchos de sus subordinados formaron parte de la sublevación y él mismo, en un primer momento, no adoptó una actitud decidida, quizás pretendiendo mantener buenas relaciones tanto con los golpistas como con el gobierno republicano.[18]​[n.

[22]​[23]​ La actuación de Miaja en Córdoba generó muchas dudas y sospechas en la zona republicana.[n.

[28]​ Sin embargo, con el teniente coronel Rojo como jefe de Estado Mayor,[29]​ los republicanos lograron reorganizar sus defensas y sus principales unidades en la capital.

Las milicias y brigadas republicanas lograron detener al enemigo en el Manzanares tras feroces combates.

[30]​ Finalmente, la capital logró salvarse, por lo que Miaja alcanzó una gran popularidad entre el pueblo madrileño.

Sin embargo, la actuación militar de Miaja volvería a tener varios aspectos polémicos: durante los combates en Brunete mostró lentitud en la toma de decisiones, especialmente cuando se produjo el contraataque franquista.

En diciembre de 1938 se opuso a la realización del Plan P y, como había hecho en el pasado, se opuso a proporcionar tropas para un previsto desembarco anfibio que formaba parte de dicho plan.

Durante el encuentro algunos militares expusieron abiertamente la necesidad de poner fin a la contienda.

Negrín tampoco tenía plena confianza en Miaja, puesto que entonces ya consideraba la disolución del GERC y que los Ejércitos de la zona central pasaran a depender de él directamente.

El 25 de marzo los franquistas rompieron las negociaciones y anunciaron que lanzarían una ofensiva contra las líneas republicanas.

[53]​ Durante una previa estancia en Cuba, recibió un telegrama del presidente Lázaro Cárdenas para invitarlo a México con su familia.

En 1943, acompañando a Martínez Barrio, realizó una gira por varios países latinoamericanos para difundir la labor de la ARE.

[68]​ El que fue su ayudante durante la defensa de Madrid, Vicente Rojo, lo describiría posteriormente como un comandante mediocre aunque a su vez remarcó su coraje y tenacidad.