Die Spannungen zwischen Offizieren und Matrosenräten setzten sich an Bord der C5 und anderer U-Boote fort. Auf der C-5 lag der Präsident des Matrosenrats, der Funk-Maat José Porto, in ständigem Streit mit dem Kommandanten José Lara. Zweimal gelang es dem U-Boot, franquistische Kriegsschiffe mit Torpedos auf kurze Distanz zu beschießen, aber die Sprengköpfe explodierten frühzeitig oder die Torpedos verfehlten ihr Ziel. Porto warf dem Kommandanten daraufhin vor, die Torpedos sabotiert zu haben. Ein anderes Mal stritten sich die beiden darüber, ob die C-5 aus einer bestimmten Position ihre Kanonen abfeuern solle. Bei diesem Streit wollte Porto den Kommandanten erschießen und konnte von anderen Matrosen nur knapp daran gehindert werden. Der Kommandant wurde schließlich abgesetzt und auf dem U-Boot inhaftiert. Die C-5 wurde bei einem Wasserbombenangriff schließlich beschädigt. Nachdem sie einen Hafen erreicht hatte, empfahl der Kapitän den Schaden zu reparieren. Die vorgesetzten Offiziere lehnten dies jedoch ab und befahlen dem U-Boot auszulaufen. In der Nacht zum 1. Januar 1937 sank die C-5 wenige Stunden nach dem Auslaufen aus dem Hafen von Bilbao aus unbekannten Gründen. Keiner der Männer an Bord überlebte.
Drei Wochen zuvor war ein anderes U-Boot, die C-3, im Mittelmeer untergegangen. Damals ging man von einem Unfall aus. Nach dem Krieg stellte sich heraus, dass der Kommandant des deutschen U-Boots U 34 offenbar das U-Boot versenkt hatte. Die U 34 war im Rahmen der Geheimoperation Ursula, benannt nach einer Tochter des Befehlshabers der U-Boote Admiral Dönitz, im Mittelmeer unterwegs gewesen, um die Franquisten zu unterstützen.
Einige Marineoffiziere entgingen nur knapp und mit viel Glück der Hinrichtung. Verständlicherweise trauten sie den Republikanern seitdem nicht mehr über den Weg. Zu ihnen gehörte auch José Luis Ferrando Talayero, der später als Kapitän des U-Boots C-2 eine wichtige Rolle spielen sollte.
Frankreich und England drängten nach Ausbruch des Bürgerkriegs auf ein Abkommen, in dem sich alle Staaten verpflichteten, sich nicht in den Bürgerkrieg einzumischen. Im August 1936 unterzeichneten 27 Staaten ein solches Nichtinterventionsabkommen, in dem sie sich einigten, keine Waffen nach Spanien zu schicken. Die Politiker in London und Paris glaubten, dass sich auch Deutschland und Italien an das Abkommen halten und ihre Unterstützung für die Faschisten einstellen würden. Weit gefehlt: Mussolini spielte ein doppeltes Spiel. Im November 1936 unterzeichnete Italien ein Geheim-Abkommen mit den spanischen Faschisten. In dessen Rahmen lieferte Italien weiterhin große Mengen an Waffen an Franco.
Die italienische und die deutsche Kriegsmarine beteiligten sich mit den Briten und Franzosen an einer Seeblockade, um Waffenlieferungen an beide Bürgerkriegsparteien zu verhindern. Die Italiener und die Deutschen ließen sich dabei ausgerechnet jene Küstenabschnitte im Mittelmeer zuweisen, auf denen die meisten Waffenlieferungen an beide Seiten erfolgten. Die Kriegsschiffe sollten dabei Handelsschiffe daraufhin inspizieren, ob sie Kriegsgerät an Bord hatten. Allerdings ließen sie Schiffe mit italienischen Waffen passieren, während sie Schiffe mit Waffen für die Republikaner aufhielten. Die Patrouillen zur Sicherung der Blockade wurden von Kriegsschiffen durchgeführt, die notfalls Blockadebrecher versenken und deren Besatzungen an Bord nehmen konnten. U-Boote waren für einen im Einklang mit der Prisenordnung stehenden Einsatz, wie man aus dem Ersten Weltkrieg wusste, nicht geeignet.
Allerdings bildeten die Republikaner Konvois, die von Zerstörern der republikanischen spanischen Marine geschützt wurden, um die Blockade zu durchbrechen. Um diese Konvois anzugreifen, wurden italienische und deutsche U-Boote im Mittelmeer vor republikanischen Häfen positioniert. Diese U-Boote waren im Geheimauftrag, ohne Flagge und Markierung unterwegs. An der „Operation Ursula“ waren Ende 1936 zwei deutsche U-Boote beteiligt. Die Operation wurde jedoch nicht fortgesetzt, weil man in Berlin befürchtete, die U-Boote könnten enttarnt werden. Deutschland und Italien leugneten den Einsatz von U-Booten, obwohl die Republikaner und die internationale Öffentlichkeit Italien im Verdacht hatten. Franco war sehr daran interessiert, eigene U-Boote zu haben. Es gelang ihm aber nicht, auch nur ein einziges U-Boot der spanischen Marine in seine Hand zu bekommen.
Mussolini übergab der Marine der spanischen Faschisten im April 1937 insgeheim zwei moderne italienische U-Boote, die „Archimede“ und die „Torricelli“. Diese sahen oberflächlich betrachtet den spanischen U-Booten der C-Klasse ähnlich. Da die C-3 und die C-5 Ende 1936 gesunken waren, wollte man der Öffentlichkeit vortäuschen, den Faschisten sei es gelungen, die gesunkenen U-Boote zu heben und wieder instand zu setzen. Um die Übergabe der U-Boote zu vertuschen, wurde in Italien sogar der Bau zweier baugleicher U-Boote mit gleichen Namen in Auftrag gegeben, die 1939 von der italienischen Marine in Dienst gestellt wurden. Die Faschisten hofften, dass die Marine Francos die U-Boote einsetzen konnte, ohne dass eine Spur nach Italien führen würde. Ein Teil der Besatzungen wurde in Italien vor der Übergabe ausgebildet, ein anderer Teil wurde nach der Übergabe von auf den U-Booten verbliebenen Italienern ausgebildet.
Der von einem U-Boot versenkte republikanische Truppentransporter „Ciudad de Barcelona“
Eines der erhaltenen U-Boote, die „General Sanjurjo“, versenkte am 30. Mai 1937 den republikanischen Truppentransporter „Ciudad de Barcelona“. Das ohne Eskorte fahrende Schiff transportierte deutsche, italienische, britische, amerikanische, skandinavische und australische republikanische Freiwillige. 200 Menschen kamen beim Untergang des Schiffs ums Leben. Einige sangen laut Zeugenaussagen unter Deck die „Internationale“, während das Wasser immer weiter stieg. Die Überlebenden wurden von Fischerbooten gerettet oder konnten sich selbst an das nahe Land retten. Das Wrack der „Ciudad de Barcelona“ ist heute ein beliebtes Ziel von Tauchern.
Nachdem am 5. August republikanische Zerstörer einen für die Faschisten bestimmten italienischen Konvoi aufgehalten hatten, begann die italienische Marine am 12. August 1937 im gesamten Mittelmeer einen massiven Einsatz gegen jegliche Handelsschiffe, die republikanische Häfen anliefen. Daran beteiligt waren auch Dutzende italienische U-Boote, die ohne Markierungen waren oder unter falscher spanischer Flagge fuhren. Sie führten nun, so wie bereits ihre spanischen Verbündeten, einen uneingeschränkten U-Boot-Krieg, bei dem sie ohne Vorwarnung 15 Handelsschiffe angriffen. Allerdings trafen die meisten Torpedos nicht, weil Wasser in sie eindrang und ihren Stabilisierungsmechanismus zerstörte.50 Italienischen U-Booten gelang es daher nur, ein sowjetisches und ein britisches Handelsschiff zu versenken. Großbritannien, Frankreich und die Sowjetunion protestierten und forderten auf der Konferenz von Nyon im September 1937, gegen Piraten vorzugehen und „unbekannte“ U-Boote anzugreifen. Italien wurde „eingeladen“, sich an dem Kampf gegen Piraten zu beteiligen. Daraufhin befahl Mussolini den U-Booten, die Angriffe zu beenden.51
Die Faschisten waren nach wie vor sehr daran interessiert, mindestens eines der U-Boote der republikanischen Marine in ihre Gewalt zu bekommen. Die Gelegenheit dazu schien sich zu bieten, als sich zwei U-Boote, die C-2 und die C-4, im August 1937 gegen den Befehl der republikanischen Führung in das neutrale Frankreich absetzten. Die Besatzungen auf jedem der beiden Boote waren untereinander zerstritten, und ihre Kommandanten mussten ihre verbliebene Autorität mit Matrosenräten teilen. Auf der C-2 hatte ein Matrose ein Jahr zuvor den Kommandanten straflos umgebracht.52 Die Kommandanten hatten den Besatzungen der beschädigten U-Boote unter diesen Bedingungen freigestellt, ob sie sich in das Mittelmeer in republikanisches Gebiet durchschlagen