18 марта 1937 года республиканские части при поддержке танков перешли в наступление. В ходе развернувшихся боев им удалось разгромить 1-ю волонтерскую дивизию "Божья воля" и захватить г. Бриуэга. Несмотря на то что танки могли действовать только по дорогам, т.к. их выезд на грунт приводил к застреванию в грязи, они показали себя исключительно с положительной стороны. Используя лесистую местность, они смогли скрыто и без потерь дойти до артиллерийских позиций противника и с большим эффектом последовательно атаковать и уничтожить несколько артиллерийских батарей, а затем обрушиться на контратакующие итальянские резервы. В районе Бриуэги было захвачено: около 300 пленных, 30 орудий (в том числе 4 зенитных, 2 гаубицы 155-мм, 8 гаубиц 100-мм, 4 пушки 75-мм и 12 полковых 65-мм пушек), 6 танков, свыше 150 пулеметов, около 1000 винтовок, 114 млн. патронов, 10 000 снарядов, 130 автомашин и тракторов, 60 км телефонного провода, огромное количество всякого инженерного и интендантского имущества, продовольствие и оперативные документы штаба дивизии и штабов I, III и VI групп батальонов. На поле боя было обнаружено свыше 500 итальянских трупов, а в Бриуэге - целое кладбище сгоревших и уничтоженных автомашин. Захваченные пленные принадлежали к составу всех 12 батальонов, входивших в тот день в 1-ю волонтерскую дивизию. В целом итальянская дивизия потерпела тягчайшее поражение, потеряв половину своей артиллерии и пулеметов, почти весь автотранспорт, штабы и около 20% своей пехоты только убитыми и пленными. Некоторые батальоны фактически перестали существовать: в 535-м батальоне осталось только 100 человек, в 530-м - еще меньше.
Республиканцы за весь бой потеряли 28 убитых, 510 раненых и один сбитый самолет{14}.
19 марта 1937 года части итальянского экспедиционного корпуса начали поспешный отход, переходящий в бегство. В дальнейшем танки бригады генерала де Пабло, переданные различным республиканским частям, участвовали в преследовании итальянской дивизии "Литторио".
Всего за время мартовских боев под Гвадалахарой со стороны республиканских войск участвовало 72 танка, из них 7 было уничтожено, 21 подбит, но затем восстановлен{15}.
После завершения операции под Гвадалахарой авторитет комбрига Павлова в республиканских войсках значительно вырос.
Гвардии полковник А.А. Шухардин вспоминает: "Смелый, решительный, Дмитрий Григорьевич на первый взгляд казался очень суровым командиром. На самом же деле он был просто требовательным во всем, до мельчайших деталей, но всегда справедливым к своим подчиненным. ... Павлов был человеком, влюбленным в свое дело, и не щадил сил и жизни в сложных боевых условиях Испании. У танкистов он пользовался большой любовью. В том, что бригада танкистов в Испании стала боевым и дружным коллективом, в огромной степени заслуга комбрига Павлова"{16}.
17 июня 1937 года комбриг Павлов вместе с группой военных специалистов вернулся в Советский Союз. Главный маршал артиллерии Герой Советского Союза Н.Н. Воронов вспоминает: "Немало приятных новостей ожидало нас в Москве. Прежде всего, группу товарищей, вернувшихся из Испании, - Д.Г. Павлова, Я.В. Смушкевича, И.И. Копеца, К.М. Гусева и меня - сразу же принял нарком обороны и попросил подготовить выводы и предложения, вытекающие из боев в Испании, чтобы доложить членам Политбюро ЦК партии о нашем боевом опыте.
- Устали, товарищи? - спросил в заключение К.Е. Ворошилов и тут же добавил: - Но отдыхать сейчас не время, на отпуск и не рассчитывайте!
К вечеру того же дня мы были в Кремле - все в гражданских костюмах, с записными книжками в руках: каждый набросал краткий конспект своего сообщения на столь ответственном заседании. Конечно, все изрядно волновались - ведь впервые в жизни предстояло выступать перед руководителями партии и правительства.
Нас пригласили в зал заседаний. Сразу же завязался деловой разговор. Я.В. Смушкевич рассказал о действиях авиации в Испании, Д.Г. Павлов - о действиях танков, я - о боевом применении артиллерии. Старался выделить возросшую роль наземной и зенитной артиллерии в современной войне. Члены Политбюро задали много вопросов. Их интересовало, как комплектовалась и оснащалась артиллерия Испании, в чем проявились недочеты в действиях итальянского экспедиционного корпуса. Затем летчики И.И. Конец и К.М. Гусев рассказали о проведенных ими воздушных боях.
После того как наши доклады были выслушаны, нарком предложил поблагодарить нас за выступления и на этом закрыть заседание, а все остальное решить завтра.
- Зачем откладывать на завтра то, что можно сделать сегодня? - послышался возглас Сталина.- У нас ведь все уже предрешено. Нужно это сейчас же объявить.
Мы получили новые воинские звания, но не очередные, а через одну ступень. Мне, в частности, было присвоено звание "комкор".
Затем пошла речь о новых назначениях. Павлов был утвержден заместителем начальника Бронетанкового управления Красной Армии, Смушкевич - заместителем начальника Военно-воздушных сил. А я - начальником артиллерии Красной Армии"{17}.
20 июня 1937 года народный комиссар обороны СССР приказом по личному составу армии за № 0603/п присвоил комбригу Д.Г. Павлову внеочередное воинское звание "комкор".
Представляя Дмитрия Григорьевича к очередной награде по итогам "служебной командировки", командование отмечало: "Умело руководил боевыми действиями бригады в сложных условиях местности. Неоднократно сам ходил в танковые атаки. Показал большие организаторские способности и волю в организации сопротивления противнику в районах Сесеньи, Махадаонда, Трихуэиндра. Нанес большие потери врагу"{18}.
22 июня 1937 года газета "Правда" опубликовала сообщение о присвоении звания Героя Советского Союза командирам Рабоче-Крестьянской Красной Армии. Из газеты страна узнала, что Постановлением Центрального Исполнительного Комитета СССР от 21 июня 1937 года за образцовое выполнение специальных заданий Правительства по укреплению обороной мощи Советского Союза и проявленный в этом деле героизм комкор Павлов Дмитрий Григорьевич был удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина. После учреждения знака особого отличия "Золотая Звезда" ему была вручена медаль № 30.
Нарком обороны СССР маршал К.Е. Ворошилов в порядке исключения разрешает комкору Павлову, единственному из советских специалистов, принять испанский орден с надписью: "Салуд. Сила - Единение. Герою милиции и антифашистской армии".
Военная и политическая карьера Павлова начинает стремительно развиваться. В июле 1937 года комкор Д.Г. Павлов получает новое высокое назначение - должность заместителя начальника Автобронетанкового управления РККА. А менее чем через полгода, 28 ноября 1937 года, становится начальником АБТУ
12 декабря 1937 года трудящиеся Смоленской области избрали Дмитрия Григорьевича Павлова депутатом Верховного Совета СССР 1-го созыва.
Постановлением СНК СССР и ЦК ВКП(б) № 375 от 22 марта 1938 года (приказ НКО СССР № 80 от 25 марта 1938 г.) комкор Павлов Д.Г. был включен в состав Главного военного совета РККА.
На проходившем с 10 по 21 марта 1939 года XVIII съезде комкор Д.Г Павлов был избран кандидатом в члены Центрального Комитета ВКП(б).
Столь стремительному возвышению Павлова способствовали не только его героические подвиги в Испании, но и проходившие в то время репрессии и чистки в рядах Красной Армии. Благодаря им появлялось множество свободных мест, на которые выдвигались новые кадры, особенно получившие недавно боевой опыт.
Но все более нараставший размах репрессий заставлял и новых выдвиженцев задумываться о происходящих событиях и протестовать против них. В августе 1938 года начальник Автобронетанкового управления РККА Д.Г. Павлов и его заместитель П.С. Аллилуев, при поддержке начальника Артиллерийского управления РККА Г.И. Кулика и его заместителя Г.К. Савченко, обращаются с письмом к Сталину, в котором выдвигают предложение прекратить репрессии против комсостава. В июле 1941 года, находясь под арестом, на очередном допросе Д.Г. Павлов показал: "В 1938 году на заседании Главного Военного Совета в присутствии членов Политбюро я поддержал выступление комиссара Артиллерийского управления Савченко о развале дисциплины в армии из-за арестов командного состава. После этого мне и Савченко было предложено написать письменный документ на сей счет. Основным автором документа являлся Кулик. Содержание документа мы обсуждали в группе руководящего состава в лице меня, Кулика, Савченко и Мерецкова.
За дело взялся Кулик, он пригласил меня, Аллилуева и Савченко к себе и предложил написать документ совместно. Мы составили документ в виде письма (вчетвером) и направили его в адрес Ворошилова. Из секретариата Ворошилова вскоре сообщили, что наше письмо нарком не читал и велел забрать его обратно. Тогда Кулик в один из выходных дней снова собрал нас всех четверых, и, перередактировав письмо, мы направили его в адрес Генерального секретаря ЦК, а второй экземпляр - снова в адрес Ворошилова.