Весь 1937 год ВМС республики занимались в основном сопровождением приходивших в средиземноморские порты кораблей с советскими грузами. Это более или менее удавалось, благодаря четкой системе проводки «игреков», разработанной советскими военными советниками. Для перевозок стали использоваться скоростные испанские суда водоизмещением от 6 до 18 тыс. тонн. Они следовали вдали от обычных морских путей и, пройдя между Сицилией и Африкой, шли дальше, прижимаясь к берегу французской колонии Алжир, где их поджидали корабли республиканского флота.
Осенью 1937 года сопровождать торговые суда стало уже очень опасно, так как в их поиске постоянно участвовали три современные крейсера мятежников, получавшие информацию от итальянских и немецких «патрульных» судов, а также от итальянской авиации.
7 сентября 1937 года, встретив в назначенном месте транспорты, республиканская эскадра (2 крейсера и 7 эсминцев) наткнулась на лучший корабль флота мятежников крейсер «Балеарес» (полное водоизмещение 13200 тонн, длина 194 м, ширина 19,5 м, скорость — до 33 узлов, вооружение — 6 203-милиметровых орудий и 8 зенитных 120-милиметровых орудий, сильная броневая защита). В бой с «Балеарес» вступил крейсер республиканского флота «Либертад», спущенный на воду еще в 1925 году («Канариас», заложенный в 1928 году, был достроен уже после мятежа) и уступавший флагману мятежного флота по всем основным характеристикам (водоизмещение 9240 тонн, длина 176,6 м, ширина 16,6 м, реальная скорость не более 28 узлов, вооружение — 8 152-милиметровых орудий и 2 зенитки калибра 47 мм). Правда, в отличие от «Канариас» «Либертад» имел 12 533,4-милиметровых торпедных аппаратов (на «Канариас» они были предусмотрены, но так и не установлены). Экипаж «Либертад» составлял 566 человек, «Канариас» — 1100 человек.
Республиканский крейсер начал обстрел противника с дальней дистанции и уже через несколько минут два раза попал в «Балеарес» (сказались многомесячные боевые стрельбы под руководством советских советников), на котором едва не взорвался боекомплект. Тогда ему повезло, и флагман мятежников поспешно вышел из боя.
Новейшим крейсерам мятежников досаждали и бомбардировщики СБ. Еще 14 января 1937 года недалеко от Малаги в «Канариас» попала сброшенная с «катюшки» бомба ФАБ-100. 24 мая 1937 года «Канариас» опять получил такой же «подарок» на рейде порта Пальма-де-Майорка. Но уничтожить крейсера с воздуха никак не удавалось.
В конце 1937 — начале 1938 года командование республиканского флота стало практиковать ночные поиски, чтобы провести торпедные атаки против крейсеров мятежников. В ночь с 17 на 18 сентября 1937 года республиканским эсминцам попался «Балеарес», но тогда торпеды прошли мимо. Со своей стороны, получив от Италии 4 эсминца, командование мятежников стремилось навязать республиканской эскадре генеральное сражение на уничтожение, чтобы окончательно заблокировать средиземноморские порты республики. В ночь с 5 на 6 марта 1938 года эскадра мятежников в составе трех крейсеров (флагман «Балеарес»), четырех эсминцев и двух новых минных заградителей вышла с базы на Балеарских островах и направилась на поиск республиканского флота. В то же время в море вышел и республиканский флот (два крейсера и 9 эсминцев) с той же целью — обнаружить новые крейсеры мятежников «Балеарес» и «Канариас». В 0 часов 15 минут 6 марта республиканский эсминец «Санчес» засек эскадру мятежников и произвел по ней неудачный торпедный залп. В 2 часа 15 минут старые противники крейсеры «Либертад» и «Канариас» открыли артиллерийскую дуэль, и в это время подошедшие республиканские эсминцы «Антекера» и «Лепанто» выпустили по крейсеру мятежников «Балеарес» 8 торпед. Атаке помогло то обстоятельство, что «Балеарес» стрелял зажигательными снарядами и подавал световые сигналы, так что его силуэт четко вырисовывался в ночной темноте. Две торпеды (по-видимому, с «Лепанто») попали в «Балеарес», и на этот раз потушить загоревшийся боекомплект не удалось. Остальные корабли мятежников, опасаясь торпедных атак, ушли, бросив своего флагмана на произвол судьбы. Республиканцы также вернулись на базу, но выслали в район боя группу торпедных катеров и авиацию для преследования противника. «Балеарес» затонул вместе с командующим эскадрой адмиралом Вьерной и 700 членами экипажа. Около 400 моряков спасли подошедшие эсминцы английского флота. Республиканские самолеты, приняв их за корабли мятежников, нанесли по эсминцам бомбовый удар, убив одного английского моряка, но, к счастью, не причинив «кораблям Его Величества» большого вреда.
Сражение в ночь с 5 на 6 марта 1938 года, вошедшее в историю как битва у мыса Палос, стало единственным морским боем в испанской гражданской войне. К концу 1937 года более активно действовавший флот мятежников (опиравшийся к тому же на помощь немцев и итальянцев) сумел сильно ограничить средиземноморские коммуникации республики с СССР. Советским кораблям все чаще приходилось доставлять грузы во французские порты Гавр и Шербур, откуда по железной дороге оружие и другие материалы перебрасывались в Испанию. Начиная с октября 1937 года, этот маршрут стал единственно возможным. Но он всецело зависел от доброй воли французского правительства, постоянно подвергавшегося сильному давлению со стороны Лондона.
Необходимо упомянуть и еще об одном малоизвестном эпизоде гражданской войны на море. В конце 1936 года немцы по согласованию с итальянцами решили направить в Средиземное море две свои подлодки U-33 и U-34 типа VIII А для атак против республиканских судов. Операция получила кодовое название «Урсула» (так звали дочь командующего подводными силами ВМС Германии адмирала Карла Деница) и осуществлялась в обстановке строжайшей секретности. Так, если по пути в Испанию субмарины были бы обнаружены даже своими подлодками или судами, им предписывалось срочно вернуться на родину. Основной целью миссии было приобретение боевого опыта на случай возможной франко-германской войны.
30 ноября 1936 года обе германские подлодки приступили к патрулированию у средиземноморского побережья Испании. 1 декабря U-34 атаковала у Картахены республиканский эсминец, но торпеда прошла мимо и взорвалась на берегу. Республиканские власти сочли, что произошел случайный взрыв горючего и лодка не была обнаружена. 2 декабря провести атаку помешал находившийся неподалеку британский эсминец. 5 и 8 декабря подлодка снова «промазала» по республиканским эсминцам. 6 декабря U-33 наткнулась на республиканский крейсер «Мендес Нуньес», но не смогла определить принадлежность корабля и воздержалась от атаки. Обеим германским подлодкам было приказано 11 декабря 1936 года идти в Италию на отдых, но 12 декабря U-34 отправили под Малагу. И там немцам наконец-то повезло. Они заметили всплывшую республиканскую подлодку С-3, экипаж которой как раз завершил обед, и дежурные поднялись на палубу, чтобы выбросить за борт остатки еды. В 14 часов 19 минут лодку потряс мощный взрыв, от которого она разломилась на две части и быстро затонула почти со всем экипажем. Проведенное командованием ВМС республики расследование пришло к выводу, что причиной затопления лодки стал взрыв на борту. Это было неудивительно, если учесть крайнюю небрежность испанских моряков при несении службы на кораблях. Так, 17 июня 1937 года от небрежно брошенного окурка взорвался флагман республиканского флота линкор «Хайме I», что, помимо потери мощного корабля, унесло жизни 300 матросов.
