La sublevación militar cambió radicalmente el papel de los sindicatos. UGT y CNT ocuparon espacios de gestión y de decisión política tras el hundimiento de las estructuras del estado, y se vieron abocados a dirigir la defensa, la economía, el orden público, los abastecimientos, las comunicaciones, la enseñanza, la sanidad y la retaguardia en defensa de la República.

Las sedes de UGT se convirtieron en centros de reclutamiento de las milicias populares, que organizadas en columnas, impidieron el triunfo de la sublevación. Se constituyeron batallones de milicias de UGT, entre otros: Artes Gráficas; el 2º Batallón de Trabajadores de la Tierra; el Batallón Manuel Llaneza en Asturias; el de FETE, con sus milicias de la cultura que alfabetizaban a los combatientes republicanos en los frentes y en la retaguardia. Se crearon colonias escolares, que no sólo servían de refugio a los niños evacuados a causa de los bombardeos, sino que, gracias a la labor de los maestros reclutados, cumplían una función educativa.

El gobierno de Largo inició la creación del Ejercito Popular y se formaron las primeras seis brigadas mixtas, que sustituían a las milicias populares, proceso que culminó en 1937.

El control de la economía pasó a los sindicatos obreros con las colectivizaciones de grandes fincas y la intervención y nacionalización de fábricas, dirigidas por comités de industria, para no parar la producción. A esta fase siguió otra de intervención y control por parte del Gobierno para conseguir una economía de guerra que permitiese alcanzar la victoria militar.

Finalizada la guerra, con la derrota de las fuerzas leales a la República, para UGT y el resto de organizaciones obreras comenzaba un largo periodo de represión y exilio.