С этого времени начинается взлет карьеры молодого, талантливого летчика. Его имя становиться широко известным среди летного состава Военно-воздушных сил Советского Союза. Он рвется в бой, стремится на деле испытать себя и полученные летные знания. И вскоре такая возможность была ему предоставлена. Командованием было принято решение направить его в качестве военного специалиста на помощь республиканскому правительству Испании, где началась национально-революционная война.
28 октября 1936 года на теплоходе «Карл Лепин» П. Рычагов во главе 15 летчиков-истребителей прибывает в испанский порт Картахена. Под псевдонимом Пабло Паланкар он становится командиром эскадрильи истребителей И-15. Со всей присущей ему энергией и бесстрашием Павел Рычагов вступает в боевые действия. Невысокий, плотный крепыш с ясными глазами понравился всем своим веселым нравом, смелостью и летным мастерством.
4 ноября 1936 года 9 истребителей И-15 из эскадрильи Рычагова впервые вылетели на защиту Мадрида от налетов авиации мятежников. Завязался воздушный бой, в котором им противостояли 12 бомбардировщиков Ю-52, 5 «Ромео-37 бис» и 9 истребителей CR-32. В течение этого дня и до двух часов следующего летчики Рычагова в пяти воздушных боях сбили 7 самолетов противника.
Вот что вспоминает о том времени Герой Советского Союза генерал-майор авиации Г.Н. Захаров: «Республиканским летчикам с ведущим повезло. Павел Рычагов самой природой был создан для этой роли. Многие летчики умели прекрасно летать и отменно дрались, но совсем не каждый из них мог быть ведущим. То, что делал в бою Павел Рычагов, не поддавалось объяснению — это была его стихия, в которой раскрывался данный ему природой талант.
Каждый раз во время сближения И-15 с группой противника Рычагов непостижимым образом угадывал единственный момент, когда следует нападать. Иногда интенсивность заградительного огня ставила летчиков в тупик. Бомбардировщики ходили плотным строем. Их стрелки открывали такой сильный огонь, что трудно было подойти на рабочую дистанцию. Да и прикрытие у них было надежным. С появлением же наших истребителей бомбардировщики врага перестали ходить без прикрытия»{4}.
В воздушных схватках эскадрилья, а позднее — истребительная группа Рычагова, нанесли серьезный урон авиации мятежников и лишили их господства в воздухе. Участник тех боев Герой Советского Союза генерал-майор авиации Г.Н. Захаров вспоминает: «Наша группа в воздухе. К Мадриду летят "юнкерсы". Над ними — "хейнкели" и "фиаты". Мы — выше всех. Рычагов держится над строем бомбардировщиков. Огонь от них становится слишком плотным. Мне кажется, что все трассы нацелены в нас — головное звено группы. Но Павел невозмутим — он идет так, будто это не пули, а праздничный фейерверк. Внезапно его самолет резко пикирует. Теперь только бы не отстать от него. Проваливаемся сквозь строй вражеских машин. Рычагов маневрирует — бросает свой истребитель круто вверх. Мы за ним... Выскакиваем под самое брюхо ведущему "юнкерсу", и тут Рычагов открывает огонь. Я тоже жму на гашетки. После меня по "юнкерсу" бьет Ковтун. Бомбардировщик начинает крениться, но все-таки тянет»{5}.