Se puso al mando del comandante Máté Zalka (alias General Lukács) junto al Coronel Bielov (Karlo Lukanov) como jefe de Estado Mayor y Luigi Longo como Comisario político.

[2]​ Participó en la Defensa de Madrid, relevando a la XI Brigada Internacional en los combates en la Ciudad Universitaria.

Los interbrigadistas italianos de la XII Brigada también contuvieron el ataque, y algunos soldados entraron en contacto con sus compatriotas italianos, los cuales les confundieron por soldados del Corpo Truppe Volontaire y cayeron prisioneros de los republicanos.

[7]​ Al día siguiente tuvo lugar un contraataque republicano general, con el apoyo de los carros soviéticos T-26.

[10]​ En junio partió junto a otras Brigadas internacionales al frente de Huesca, para participar en una ofensiva que pretendía tomar la ciudad pero que no tuvo éxito.

La brigada atravesaba su peor momento, saldado con 1134 bajas, y la jefatura pasó a manos del Mayor de milicias español Eloy Pardinas Quero.

La brigada quedó aislada en Cataluña de la zona centro republicana pero pudo aprovechar este importante revés para reorganizarse bajo el mando del italiano Alessandro Vaia (alias Martino Martini).

Para la decisiva batalla del Ebro la brigada se concentró en Ginestar, a primeros de julio.

A punto de caer Barcelona, los interbrigadistas que esperaban su repatriación en La Garriga volvieron a reconstituir una embrionaria XII Brigada Internacional, que se fue retirando por la falda Noroeste del Montseny e intentando resistir en Llagostera.