En el otoño de 1936, el gobierno de Largo Caballero, comprendió, a pesar de las reticencias de anarquistas e incluso de unidades milicianas de otras tendencias, que la guerra en la que había devenido el levantamiento del 18 de julio, no podía ser ganada sin una disciplina y un ordenamiento castrense de las milicias, es decir su militarización. Es evidente que habiendo sido hasta entonces la atmósfera que se respiraba en zona republicana y las consignas de carácter claramente en contra del Ejército, al que se consideraba colectivamente implicado en la sublevación, no se podía de improviso implantar una militarización a rajatabla. Eran precisas una serie de disposiciones previas que facilitaran el gran salto.

En este orden. se puede considerar como primera medida el decreto de 28 de septiembre, en el que se disponía el acceso de los oficiales de la milicia a los cuadros profesionales del Ejército. Con ello se procuraba vencer la resistencia de los cuadros a la militarización de las milicias al garantizar la estabilidad de los ascensos y la continuidad en las filas del nuevo Ejército. La coexistencia de tres escalas: profesional. de complemento y de milicias, a las que se añadiría pronto una cuarta, la de campaña para los oficiales procedentes de las Escuelas Populares de Guerra, supuso una dificultad que no pudo resolverse durante la guerra. Se arbitró una medida parcial para solucionar el problema de reducir las cuatro escalas a las dos (profesional y de complemento) previstas en la legislación como definitivas. Tal medida consistió en ir reconociendo grado y antigüedad de los oficiales de la milicia con el consiguiente paso a la de campaña, que sólo pudo hacerse de manera incompleta a lo largo de la guerra. De todos modos, el decreto suponía un paso adelante hacia la militarización.

La segunda medida fue la adoptada mediante dos decretos, de 30 de septiembre y 7 de octubre, que ordenaban la movilización de las quintas de 1932 a 1935. Con ello el Ejército dejaba de ser voluntario y los reemplazos llamados no pertenecerían a las milicias, sino al Ejército con una subordinación que implicaba una nueva disciplina y el sometimiento a la Justicia Militar.

El 4 de octubre, se daba un tercer paso estableciendo el saludo militar obligatorio tanto para el Ejército regular y voluntario como para las milicias.

Se trataba de una medida disciplinaria poco grata a las milicias, pero que iniciaba su integración en los reglamentos militares.

La creación del comisariado político mediante una orden circular, aparecida en el Diario Oficial del Ministerio de la Guerra, el 16 de octubre, tenía por objeto vencer las reticencias de partidos políticos y sindicatos a la creación de un verdadero Ejército. Tampoco esta medida estaba exenta de dificultades, como se vería a lo largo de la guerra. La dualidad de poderes entre el mando militar y el político requería una compenetración entre ambos casi angelical y ello no se dio en todos los casos. Los conflictos generados por la interpretación unilateral de los límites de competencia requirieron una habituación larga y difícil. El establecimiento del comisariado significaba una sumisión del poder militar al político, de difícil aceptación por los militares profesionales, pero también de los mandos militares procedentes de las milicias. Sin embargo, la disposición hacía aceptable a los ojos de partidos y sindicatos un Ejército, de alguna forma, diferente al de preguerra.

Un quinto paso, importantísimo, fue colmar la aspiración, que se había ido haciendo más general, del mando único. El 16 de octubre, Largo Caballero asumió el mando único del Ejército y de las milicias. La parte dispositiva de esta orden exponía que "para (indicar y coordinar la acción de las fuerzas que luchan en los diferentes frentes" todas estas fuerzas debían ser unificadas y organizadas como Ejército regular. Esta disposición era la culminación de la transición de unas fuerzas de carácter eminentemente político y voluntario a unas Fuerzas Armadas de corte tradicional.

Sin embargo, todas estas disposiciones tenían que ser llevadas a la práctica y ello exigía una serie de medidas complementarias que el gobierno de Largo Caballero iba a emprender a continuación. Tales eran la subordinación de la inspección de milicias al general jefe del Teatro de Operaciones del Centro de España (TOCE), la instauración de una Comandancia de Milicias y la creación de la Junta de Milicias.

Una nueva orden sobre las plantillas de los batallones de la región Centro, de 20 de octubre, incluía en su artículo 8° una disposición importantísima que decía textualmente:

"A partir de esta fecha quedan suprimidas las comandancias generales de milicias y regimientos que sostienen los diferentes partidos y funcionarán como órganos políticos los comisariados que se fijen para cada unidad" .

Esta disposición suponía la desaparición legal de las milicias de partido y sindicato y la aparición de una milicia única subordinada al Gobierno. Medida de tanta trascendencia que no fue aceptada ni por los partidos más entusiastas de la creación del mando y Ejército únicos e incluso, cuando se quiso atenuarla con la limitación de los efectivos de las milicias, la medida tuvo un efecto contrario, pues todos los partidos se lanzaron frenéticamente a un reclutamiento masivo. Pero con todo, la orden persistió y el tiempo se cuidó de su implantación.

Una última orden, de fecha 31 de octubre, redondeaba estas disposiciones complementarias, antes de la aparición de las Brigadas Mixtas como culminación del proceso. Se trataba del establecimiento de distintivos de grado para subrayar el carácter revolucionario del nuevo Ejército.

Paradójicamente, la creación de las Brigadas Mixtas que representaba la unidad básica del nuevo Ejército no vino refrendada por ningún decreto u orden oficial. El primer documento que hace mención a las Brigadas Mixtas es una carta de la Sección de Organización del Estado Mayor Central al inspector de milicias, del 18 de octubre, dictando la orden de constitución de las seis primeras. Falta, sin embargo, toda referencia a cómo se llegó a la elección del modelo y de su adopción. Algunos de los testigos de su aparición (Casado, Rojo, Martín Blázquez, Kolsov, Voronov, Malinovski) han dejado su interpretación de la génesis de las Brigadas Mixtas, pero casi siempre son interpretaciones intencionadas para justificar determinadas posturas.

La Brigada Mixta debía ser una unidad autónoma compuesta por batallones de Infantería apoyados por otras Armas, como Caballería motorizada, Artillería de acompañamiento, Morteros, Transmisiones, Zapadores, Intendencia y Sanidad. Esta estructura tenía ya un antecedente en el Ejército español y era la Brigada Mixta de Asturias. Por lo tanto, la afirmación de que esta estructura fue concebida por los consejeros rusos es, por lo menos, parcialmente verdadera. Al parecer el Estado Mayor español y los consejeros rusos llegaron a la misma conclusión por diferentes caminos y razones. Los africanistas tenían además en la memoria las columnas de la guerra de Marruecos, muy semejantes al modelo propuesto. Tampoco las columnas milicianas diferían demasiado de este concepto. Por su parte, los consejeros rusos tomaban como modelo los regimientos de su país que contaban con Artillería, Ingenieros y servicios auxiliares. Pero con todo, no se conoce quién aportó la idea, ni quién decidió su implantación.

La plantilla de la Brigada Mixta se fijó inicialmente en cuatro batallones de Infantería de cinco compañías (cuatro de fusiles y una de ametralladoras) y un pelotón de morteros; un escuadrón motorizado de Caballería; cuatro baterías de Artillería ligera de 75 mm y un cañón de 105 mm: una compañía de Zapadores; una columna de municionamiento y unidades de Transmisiones, Intendencia y Sanidad. Ello representaba una dotación de 150 oficiales y 3.700 hombres.

En noviembre se estableció una nueva plantilla más acorde con las disponibilidades reales: cuatro batallones y una compañía de reserva de Infantería; un pelotón de Caballería: un pelotón de blindados en la tercera brigada de cada división; una batería de Artillería con tres cañones y unidades de Transmisiones, Intendencia, Sanidad, Zapadores y una columna de municionamiento con 134 oficiales, 32 comisarios y 4.029 hombres.

Aún así, sólo las primeras seis brigadas pudieron dotarse de la plantilla prevista. La cruda realidad obligó a prescindir de parte de los servicios, sobre todo de la artillería, que con el tiempo pasaría a ser divisionaria, caballería y blindados. No existían ni armas ni oficiales suficientes para cubrir tantas necesidades. Por otra parte, hay que convenir que la proporción entre la Infantería y los servicios era descompensada, pues estos últimos eran excesivos para cuatro batallones. Esto conduciría a lo largo de la guerra a la conversión de las brigadas mixtas en unidades fundamentalmente de infantes.

Rápidamente los batallones de milicias fueron incorporándose a las Brigadas Mixtas, cambiando sus románticos nombres por números anónimos. En los historiales de las brigadas se especifican los nombres de los batallones que las constituyeron inicialmente, pero las vicisitudes de la guerra con sus bajas, traslados, nuevas incorporaciones de reclutas, desdoblamientos, disoluciones y fusiones hicieron normalmente olvidar su nombre original.

Las ocho primeras brigadas, 1 al 6, más dos internacionales, creadas el 18 de octubre, pudieron salir para el frente el 3 de noviembre. A lo largo de los meses de diciembre a febrero, se completaron hasta la número 25. En mayo, se disponía de 153 brigadas en el Centro, Sur y Cataluña, y en agosto, se terminaban de numerar hasta la 204 las del Norte.

Cuando estas últimas, de la 154 a la 204, desaparecieron por el derrumbamiento del frente Norte, se reorganizaron 32 de ellas en los restantes frentes. De éstas, las numeradas del 154 al 165 reaparecieron como unidades guerrilleras, cuya estructura nada tenía que ver con las Brigadas Mixtas, y de la 166 a la 172 no se volvieron a reconstituir. La última Brigada Mixta nació con el número 246, a fínales de 1938, en Calella de la Costa (Barcelona).

La organización se completó, el 27 de noviembre, con la creación de las tres primeras Divisiones, a las que habían de seguir hasta 77 a lo largo de la guerra. El 31 de diciembre, aparecieron los dos primeros Cuerpos de Ejército. Hasta el final de la guerra la cifra se elevó a 24. Transitoriamente aparecieron otras divisiones y otros cuerpos de vida efímera.