Главным центром галльского сопротивления стала Алезия, вокруг которой были возведены мощные укрепления. Вскоре после начала осады Алезии Цезарем на помощь осажденным пришла новая галльская армия, которая, в свою очередь, окружила войска Цезаря. Борьба была жестокой и кровавой, но в конечном итоге завершилась победой Цезаря. Падение Алезии привело к тому, что галльское войско разбежалось, а сам Верцингеториг сдался Цезарю, был доставлен им в Рим, где был казнен во время одного из его триумфов.
Опасаясь повторения восстания, Цезарь предпринял целый ряд мероприятий по умиротворению местного населения. На протяжении нескольких лет Галлия не объявлялась провинцией Рима, а галльское население считалось союзным Риму. Сбор налогов осуществлялся представителями местной знати из проримски настроенных людей. Знатные галлы получили от Цезаря земли, рабов и права римского гражданства. На плодородных землях Галлии были основаны римские колонии, постепенно галльские крепости превращались в римские города.
В это время Помпей, попавший под влияние олигархов и стремившийся к единоличной власти, предпринял первые шаги, направленные против Цезаря. Он подготовил проект законопроекта, согласно которому Цезарь должен был распустить свои легионы, сложить с себя власть и предстать перед судом с отчетом о своих действиях в Галлии.
После тщательной подготовки Цезарь 10 января 49 года до н э. перешел реку Рубикон, которая являлась административной границей между Цизальпинской Галлией и основной частью Италии. Фактически начиная гражданскую воину, Цезарь заявил в свое оправдание, что выступает в защиту попранных прав народных трибунов. Переходя Рубикон, Цезарь учитывал общее положение, которое внешне складывалось не в его пользу. В распоряжении Цезаря было всего лишь девять легионов, но только с одним из них Цезарь перешел Рубикон, все остальные продолжали оставаться в Галлии. Помпей же обладал значительным численным превосходством, имея 10 легионов в Италии, семь в Испании и много небольших отрядов, разбросанных по всей империи. Но Цезарь знал, что находящиеся в Италии легионы Помпея имели в строю лишь кадровый состав, и потому один полностью укомплектованный легион Цезаря был боеспособнее, чем два неотмобилизованных легиона Помпея. На стороне Цезаря был фактор времени и внезапности, а кроме того, он учитывал личные качества Помпея.
От Равенны к Риму имелось два пути. Цезарь избрал наиболее длинную и извилистую дорогу вдоль побережья Адриатического моря и двинулся по ней форсированным маршем. По мере продвижения Цезаря многие из находившихся здесь рекрутов, набранных для Помпея, присоединялись к нему.
Морально подавленные войска Помпея оставили Рим и отошли к Капуе, в то время как Цезарь, вклинившись между авангардом противника в Корфинии и его главными силами под командованием самого Помпея, расположенными в районе Луцерии, снова добился пополнения своих сил за счет рекрутов противника. Затем он продолжил наступление на юг в направлении Луцерии, продолжая наращивать свои силы.
Однако из-за того, что Цезарь стал не столько окружать, сколько выдавливать Помпея из Рима, тому удалось бежать в хорошо укрепленный порт Брундизий (современный Бриндизи), где наскоро собранные им отряды обеспечили переправу в Диррахий (современный Дуррас).
Цезарь беспрепятственно вошел в Рим, где овладел казной и организовал управление городом. На его сторону перешла и часть воинов Помпея, не успевшая вместе с ним уйти за море. Главной же цели похода – разгрома армии Помпея Цезарю добиться не удалось, и потому военные действия затянулись на целых четыре года.
Вместо того чтобы преследовать Помпея в Греции, Цезарь перебросил войска в Испанию для разгрома главного союзника своего противника. Сосредоточив на севере Испании галльские легионы, Цезарь оттеснил войска Помпея под командованием его легатов в излучину реки Ибер близ городка Иперды (современная Перида), расположенного непосредственно за Пиренеями. Однако войска Помпея уклонились от боя, штурм города также не увенчался успехом, и Цезарь лишь личным вмешательством смог предотвратить поражение своих войск. Он был вынужден отказаться от осады и приступить к созданию искусственного брода для обеспечения за собой господства на обоих берегах реки Сикорис (Сегре), где расположен город Иперда. Угроза перехвата источников снабжения вынудила противников Цезаря отступить. Цезарь предоставил противнику возможность беспрепятственного отхода и одновременно выслал для его преследования галльскую конницу.
Вместо штурма моста через Ибер, который прикрывал арьергард противника, Цезарь пошел на риск и переправил свою пехоту через глубокий брод, считавшийся доступным только для конницы. В течение ночи, совершив глубокий обход, он перерезал пути отступления противника. Цезарь не пытался сразу завязать сражение, но использовал кавалерию для задержки и изматывания войск противника, а легионы двинул в обход флангов. Цезарь сдерживал порывы своих солдат немедленно вступить в бой и одновременно поощрял их братание с воинами Помпея. В армии его противника начался голод, войска устали, и их боевой дух был подорван. Действиями конницы Цезарь заставил войска противника занять оборону на местности, где не было воды, и это привело к их капитуляции.
Большая часть этой шестинедельной кампании прошла в маневрировании. Цезарь смог одержать фактически бескровную победу и обеспечить приток в свою армию новых солдат из армии Помпея.
При возвращении в Рим Цезарь осадил Марсилию (Марсель), в которой было немало сторонников Помпея. Овладев Марсилией, Цезарь лишил город большей части земельных владений и включил их в состав римской провинции. В Риме Цезарь был провозглашен диктатором. По его распоряжению были окончательно восстановлены в правах все подвергавшиеся преследованиям при Сулле. Цезарь был выбран консулом на 49 год до н э. и отбыл в Иллирию, где сосредоточивались основные войска Помпея.
Вместо обходного пути по суше Цезарь ради экономии времени избрал кратчайший морской путь. Но это лишь задержало его, поскольку у него не было флота, который имел Помпей. Несмотря на то что Цезарь еще до начала похода приказал собирать и готовить корабли, только незначительная их часть была готова отплыть к берегам Греции. Не желая ждать готовности всего флота, Цезарь отплыл из Брундизия с половиной армии.
Высадившись в Палесте, Цезарь двинулся на север вдоль побережья к Диррахию, однако Помпей сумел прибыть туда первым. Помпей медлил, тем самым упуская возможность использования своего численного превосходства. В это время Антоний, ускользнув от флота Помпея, соединился с войсками Цезаря в районе Тираны. Помпей, так и не сумевший помешать их соединению, отступил, преследуемый войсками Цезаря. Теперь Цезарь был готов принять сражение.
Обе армии расположились друг против друга на южном берегу реки Генуза, протекавшей южнее Диррахия. После непродолжительного затишья Цезарь совершил обходной семидесятикилометровый марш по холмистой местности и вышел в район между Диррахием и армией Помпея. Опасаясь обхода и разрыва связи со своей базой, Помпей снова отступил. Цезарь попытался окружить и блокировать армию Помпея, численно превосходившую его войска, однако полностью добиться этого так и не смог. По-прежнему обладая превосходством на море, Помпей обеспечивал свое снабжение продовольствием и мог перебрасывать войска в любой район Греции. Это позволило ему нанести удар по блокирующим его войскам и фактически прорвать цепь окружения. Попытка Цезаря отразить этот удар едва не закончилась его поражением. Но Помпей не использовал представившуюся ему возможность высадиться в Италии и восстановить свое господство в Риме.
В свою очередь, Цезарь предвидел эту возможность и потому решил вначале разгромить последнего союзника Помпея – Сципиона Наупса, высадившегося в Македонии. Помпей был вынужден последовать за Цезарем другим маршрутом. Несмотря на то что Цезарь подошел первым, он не стал бросать свои войска на штурм укрепления, а дождался соединения Помпея со Сципионом. Учитывая свою неудачу у Диррахия, Цезарь не пытался навязать бой Помпею на открытой местности. Однако и сам Помпей, хоть и имел почти двукратное превосходство в силах (40 тысяч), согласился дать сражение лишь под давлением своих помощников.
Битва при Фарсале началась раньше времени для Цезаря, силы которого были и так невелики (27 тысяч, из них 2 тысячи всадников против 6 тысяч всадников Помпея). Несмотря на численное превосходство противника, Цезарю удалось одержать победу, выйдя во фланг и тыл главных сил Помпея.
Помпей бежал, бросив свои войска. Цезарь преследовал его, пройдя через Дарданеллы, Малую Азию и Средиземное море до Александрии, где по приказу царя Птолемея XIII Помпей был убит. Цезарь был избавлен от значительных затруднений, однако он вскоре лишился достигнутого преимущества, вмешавшись в борьбу за египетский престол между Птолемеем и его сестрой Клеопатрой и потеряв на это восемь месяцев.
