Nel 1936, quando iniziò la guerra civile spagnola, si arruolò nel Quinto Reggimento. L'anno successivo, come alto ufficiale dell'esercito, comandando l'undicesima divisione dell'esercito repubblicano, Líster fu determinante nella difesa di Madrid
e altre importanti azioni militari. Nell'ottobre del 1936 guidò una brigata mista nell'infelice controffensiva repubblicana a Seseña. Come comandante di divisione, aiutò a bloccare l'attacco nazionalista lungo il Jarama e giocò un ruolo significativo nel successo del contrattacco repubblicano nella battaglia di Guadalajara.