En 1936, Robert Capa et sa compagne Gerda Taro pensent qu'il est absolument vital de se servir de la photographie pour gagner un soutien mondial à la République espagnole et à la cause antifasciste. Une opportunité se présente deux semaines après le début de la guerre. Le propriétaire de la prestigieuse revue photographique française Vu demande à Capa et Taro de se joindre à un groupe de journalistes qui vont à Barcelone. 

En gare de Barcelone, Capa et Taro photographient les soldats qui partent vers le front d'Aragon et disent au revoir à leurs femmes et fiancées. Dix jours après, les photographes font route à leur tour vers le front d'Aragon, où, à mi-août, la situation s'est stabilisée et va le rester pendant plus d'une année. Les combats se limitent à quelques escarmouches sporadiques, de nuit le plus souvent, ce qui n'aide en rien les photographes. 

Pendant la seconde moitié du mois d'août, le gouvernement de Madrid lance une offensive pour reprendre Cordoue. C'est sur ce front de Cordoue que Capa réalise sa célèbre image, sans doute la meilleure photographie de guerre jamais publiée : celle du milicien républicain espagnol mortellement atteint par les balles. Auparavant, les photos de guerre étaient statiques et prises de loin. Au contraire, le discret Leica 35 mm de Capa permet une grande mobilité. Avec cet appareil, Capa peut entrer dans le tourbillon de la guerre comme personne auparavant n'a jamais osé le faire. 

Le 6 novembre, l'armée de Franco occupe définitivement les abords de Madrid. Très peu de préparatifs pour la défense ont été réalisés et la garnison républicaine est insuffisante et mal équipée... Les photographies prises à Madrid  permettent d'affirmer que Capa a compris que la vérité sur la guerre se situe, non seulement au coeur de la bataille, spectacle officiel, mais aussi sur les visages des soldats qui supportent le froid, la fatigue et l'ennui sur la ligne de front, et sur les visages des civils défigurés par la peur, la souffrance et la détresse. Tout au long de sa carrière, Capa sera avant tout un photographe de personnes ; beaucoup de ses photos de guerre ne sont pas tant la chronique de faits que l'étude extraordinairement compréhensive et solidaire des gens plongés dans des situations extrêmes. 

En février 1937, Capa et Taro se dirigent vers le sud de l'Espagne. Après une semaine dans les montagnes entre Almeria et Grenade - où n'a lieu aucune bataille - les photographes vont sur le front de Jarama où les "nacionales" essaient de couper la route vitale Madrid-Valence. Mais Capa devine que les nouvelles vraiment intéressantes sont celles qui viennent de Bilbao. Quand Capa y parvient début mai, les troupes nationalistes s'approchent de la cité par un ample front côté est. Après la prise des villes sans défense de Durango et Guernica, après d'impitoyables bombardements, les franquistes atteignent une petite chaîne montagneuse, ultime ligne de défense naturelle pour Bilbao. Capa passe dix jours dans la ville assiégée où les sirènes annonçant les attaques aériennes retentissent jusqu'à quinze et vingt fois dans une seule matinée. 

De retour à Madrid, Capa et Taro photographient et filment les dynamiteurs qui utilisent des tactiques de guérilla, en luttant d'une maison à l'autre dans le quartier de Carabanchel. 

Capa rentre ensuite à Paris tandis que Taro reste en Espagne pour le congrès de l'Association Internationale des Ecrivains pour la Défense de la Culture. Cependant, Gerda juge assez vite qu'il est plus important de couvrir la grande offensive républicaine récemment amorcée à Brunete, à l'ouest de Madrid. En fin d'après-midi, le dimanche 25 juillet, pendant une confuse retraite, Taro saute sur le marche-pied de la voiture d'un général. Malheur ! Le véhicule est embouti par un tank ayant perdu tout contrôle etTaro est tuée. Capa ne s'en consolera jamais. 

Le 15 décembre 1937, les républicains déclenchent une offensive contre Teruel tenue par les franquistes. Parvenu dans cette ville fortifiée le 21, Capa se joint à un détachement de dynamiteurs qui entreprennent une attaque directe et finiront par ouvrir un chemin à la grenade. Quand plus tard, le Jour de l'An, les journaux et les radios nationalistes annoncent avoir repris Teruel. Robert Capa et Hebert Mathews, reporter au New York Herald Tribune, veulent vérifier. Ils découvrent que Teruel reste aux mains des républicains malgré l'avance des "nacionales" puis couvrent une attaque républicaine dans les ruines carbonisées du palais du Gouverneur Civil. 

Le 5 novembre 1938, Capa et Hemingway franchissent le fleuve Ebre pour passer une simple journée avec le général Lister et son 5e Corps d'Armée, qui  résiste difficilement à une offensive nationaliste. Rentré à Barcelone, le 7 au matin, Capa apprend l'ampleur de l'offensive nationaliste.  Aussitôt il repart vers le front qu'il trouve au sud-ouest de Urida, près de Fraga, où la lutte est particulièrement âpre. Capa réalise alors quelques-unes des photographies de première ligne de feu parmi les plus dramatiques de toute sa carrière. En les voyant encore aujourd'hui, on croit percevoir l'odeur âcre de la poudre et sentir la terre qui tremble sous les bombes. Le magazine Life consacre deux pleines pages à ces photos, Regards cinq pages et la 4e de couverture, tandis que Picture Post en dédie onze ! 

Le 15 janvier 1939, Capa est sur la route au sud de Barcelone pour photographier les réfugiés ayant attendu l'ultime moment pour fuir Tarragone. 
Soudain des avions surgissent et mitraillent les réfugiés sans défense. 
Vers une heure du matin le mercredi 25 janvier, parviennent d'alarmantes nouvelles : les "nacionales" ont franchi la rivière Llobregat, à moins de quinze kilomètres à l'ouest. Avec d'autres correspondants, Capa s'entasse dans des véhicules qui roulent vers le nord par la côte jusqu'à Figueras. Il passe quelques jours à photographier les réfugiés et le 28 janvier, avec les premiers 400.000 espagnols qui franchissent la frontière française, il quitte l'Espagne pour n'y plus jamais revenir. 

A la mi-mars 1939, Capa visite l'énorme camp de la plage d'Argeles-sur-Mer où sont internés près de 75.000 républicains espagnols. Capa décrit ce camp comme "un enfer sur le sable" : les hommes y (sur)vivent sous des tentes de fortune et des cabanes de paille n'offrant qu'une misérable protection contre la sable et le vent. Pour couronner le tout, il n'y a pas d'eau potable, seulement de l'eau saumâtre extraite de trous creusés dans le sable.