Первая настоящая проверка на боеспособность Regia Aeronautica состоялась в небе Испании, где 18 июля 1936 года началась гражданская война. Начало войне положил мятеж большей части испанской армии против левого правительства, возглавляемого Народным фронтом. Обе стороны вскоре обратились за помощью к другим государствам. Фактически гражданская война переросла в международный конфликт, с обеих сторон в ней участвовали тысячи иностранцев. Правительственная сторона, которую также называли республиканцами, ориентировалась на Советский Союз. В интернациональных бригадах сражались представители левых и красных партий всех оттенков. Мятежников, выступавших под националистическими лозунгами, возглавлял генерал Франциско Франко Баамонде (Franco Bahamonde). Франкисты обратились за помощью к Германии и Италии. Фашистские режимы с готовностью предоставили Франко материально-техническую помощь и отправили в Испанию добровольческие корпуса.

Если Германия посылала в Испанию, прежде всего, технику, военных инструкторов и лишь небольшой контингент добровольческих войск, то Италия, кроме техники, направила в Испанию большое количество солдат регулярной армии. В Испанию итальянские солдаты начали прибывать в декабре 1936 года, а к концу 1937 года в рядах франкистов сражалось около 50 тысяч итальянцев. Возглавлял итальянский корпус в Испании генерал Марио Роатти (Roatty).

Итальянские части составляли добровольческий корпус (Corpo Truppe Volontaire - CTV). В состав CTV к началу 1937 года входили 4 итальянские дивизии и 2 испано-итальянские смешанные бригады. Одна из итальянских дивизий - "Littorio" - состояла исключительно из офицеров и солдат регулярной армии Италии и была целиком моторизована. Остальные дивизии - "Dio lo Vuole" ("божья воля"), "Fiemme Nere" ("черный огонь") и "Penne Nere" ("черные перья") - были моторизованы только частично и укомплектовывались не только солдатами регулярной армии, но и добровольцами. Корпус имел в своем составе группу особых вооружений (танки, бронемашины и противотанковые пушки), 10 дивизионов полевой артиллерии, 3 батареи зенитной артиллерии, необходимые службы и авиацию.

В полном составе CTV впервые вступил в бой в марте 1937 года под Гвадалахарой, где понес большие потери и был вынужден отойти для перегруппировки. Со 2-го апреля 1937 года добровольческий корпус состоял из трех дивизий: "Littorio", "Frecce Nere" ("черные стрелы") и "XXIII Marzo" ("23-е марта"), а также отряда специальных вооружений "XXIII Luglio" ("23-е июля") и артиллерии. Дивизии "Frecce Nere" и "XXIII Marzo" были сформированы на базе разбитых дивизий "Dio lo Vuole", "Fiemme Nere" и "Penne Nere".

Новым командующим корпусом стал генерал Этторе Бастико (Bastico). В рядах итальянских частей в Испании за время гражданской войны сражалось более 300 тысяч солдат. На завершающем этапе войны корпус возглавлял генерал Гастоне Гамбара (Gambara).

Неотъемлемой частью добровольческого корпуса была авиация, которая начала боевые действия в Испании раньше, чем сухопутные войска. Итальянские транспортные самолеты вместе с немецкими Ju 52 перебросили войска мятежников с Африканского побережья на Пиренейский полуостров.