Первые же сведения о выступлении военных включили организационную машину НКТ на полную мощность. Из «заначек» вынимали столько оружия, сколько было, но его не хватало. Как вспоминал Гарсия Оливер «в Барселоне мы только и делали, что считали и пересчитывали ружья, пистолеты и патроны, которыми мы располагали». В ночь на 18 июля отряды НКТ стали захватывать оружие на военных складах и брать под контроль улицы Барселоны. Но тут против них выступила каталонская национальная гвардия. Дело чуть не дошло до сражения между анархистами и каталонскими республиканцами. Но мятеж правых примирил их.
Утром 19 июля мятежники вышли из казарм и двинулись в центр Барселоны. С севера двигалась колонна из казарм Педраблес, с юга — из казарм Атарасанас. Солдатам объяснили, что в Барселоне начался мятеж анархистов. Северная колонна дошла до площади Каталунья и заняла телефонную станцию. Анархисты бросились штурмовать ее, и выбили мятежников. Этой станции придется еще раз сыграть роль в истории испанской революции в 1937 г.
После того, как факт военного мятежа стал очевиден, Женералитат прекратил сопротивление анархо-синдикалистам. Извечный их враг — национальная гвардия — перешла на сторону отрядов НКТ. Фактически анархо-синдикалисты возглавили сопротивление перевороту в Каталонии и Арагоне. Б. Дуррути заявил: «Нет времени на разговоры. Мы должны действовать. Мы не хотим становиться жертвами фашизма из-за паралича политиков. С этого момента НКТ и ФАИ будут направлять борьбу». Даже такой критик анархо-синдикалистов, как советский журналист И. Эренбург, признавал летом 1937 г.: «Думаю, что если бы анархисты не выступили на улицу, то в эту пору хозяевами Испании были бы фашисты».
В течение нескольких часов рабочие Барселоны были вооружены. Это событие имело большое значение, так как решительным образом изменило соотношение сил в Каталонии. Но в Сарагосе рабочие не смогли захватить оружие, и этот оплот анархизма перешел под контроль мятежников. Они заняли и другие важные города Арагона — Уэску и Теруэль.
В Барселоне анархисты и республиканцы теснили мятежников. Х. Томас пишет об этом: «Офицеры, командовавшие мятежом, были неспособны что-либо поделать с революционной неортодоксальностью своих противников; второе артиллерийское подразделение, например, было окружено колонной вооруженных рабочих, которые наступали с ружьями, поднятыми вверх, и, с „энергичными словечками“, призывали солдат не стрелять. Затем они убедили войска повернуть оружие против своих офицеров».
В Барселону прибыл один из вождей заговора генерал Годед. Он обосновался в порту близ казарм Атарасанас. Но он ничего не мог поделать — рабочие напирали со всех сторон. Северная колонна была разбита. Порт был взят, Годеда схватили и заставили его выступить по радио. Генерал униженно просил своих товарищей по мятежу прекратить борьбу и сдаться республике. После этого выступления Годеда расстреляли. Некоторое время пулеметчики поливали огнем подступы к казармам. Но к ночи 20 июля все было кончено. При штурме казарм погиб знаменитый анархист, соратник Дуррути Франсиско Аскасо. Всего погибло около 500 человек. Центральные улицы города были завалены трупами, но в Барселоне был праздник. День победы. Никто еще не знал, что война продлится три года.
Улицы Барселоны перешли в руки вооруженных рабочих, в большинстве своем членов НКТ. Одна из лидеров анархо-синдикалистского движения Федерика Монтсени вспоминала о вечере 20 июля: «День завершался славно, в блеске огней, в революционном опьянении ото дня народного триумфа… Буквы НКТ и ФАИ были начертаны на всех стенах, на каждом здании, на всех дверях, домах и автомобилях, на всем».
Активист НКТ Капдевилья вспоминал: «Это был момент, когда власть попала в руки масс. Мы в НКТ не думали делать революцию в это время, мы просто защищали себя, защищали рабочий класс». Анархо-синдикалисты еще не воспринимали происходящее как социальную революцию, но уже взяли в свои руки реальную власть.