Победа при Илерде еще более ухудшила общее положение сенатской партии. Однако в распоряжении сената были еще очень большие силы, собранные в Греции (до 10 легионов), кроме того, в распоряжении Помпея находились огромные материальные ресурсы богатых восточных провинций, в которых правили наместники, назначенные сенатом. Как и прежде, Цезарь действовал решительно и смело. Оставив значительную часть своих легионов в Испании и Галлии (большая армия не могла быстро двигаться, к тому же Испания и Галлия нуждались в охране), он форсированным маршем с 6 легионами достиг Италии, отсюда переправился в Грецию и около города Диррахий вступил в соприкосновение с основными силами Помпея. Однако попытка с ходу разгромить своего противника окончилась полной неудачей. Деморализованные легионеры Цезаря заперлись в лагере, и лишь непонятная нерешительность Помпея (он остановил преследование бегущего противника) спасла Цезаря от полного поражения, а возможно, и гибели.
Воспользовавшись неожиданной передышкой, Цезарь отвел войска в Фессалию, дал отдых воинам, пополнил легионы. Теперь уже Помпей решил, развивая свой успех при Диррахии, напасть на армию Цезаря, стоявшую у Фарсала. Казалось, чаша весов начинает склоняться на сторону сената. Войска Помпея были хорошо обеспечены продовольствием и снаряжением, почти в два раза превосходили по численности своего противника (40 тыс. пехоты, 6 тыс. конницы против 27 тыс. пехоты и 2 тыс. конницы), к тому же только что опрокинули армию Цезаря под Диррахием.
Однако битва при Фарсале (лето 48 г. до н. э.) окончилась полным поражением Помпея. Как оказалось, объективные показатели численного преимущества и материального обеспечения отступили перед военным талантом полководца, организованностью и стойкостью его воинов. Цезарю удалось разгадать план Помпея: удар всей массы конницы по правому флангу, чтобы опрокинуть его и зайти в тыл основной части легионов Цезаря. Цезарь вопреки всем имеющимся тогда правилам сконцентрировал на направлении главного удара конницы лучшие когорты легионной пехоты, которые во взаимодействии со своей кавалерией не только выдержали страшный удар конницы Помпея, но и опрокинули ее и обратили в бегство. Хлынувшая назад конница смела собственные легионные порядки, а удар преследующих цезарианских когорт довершил дело. Левый фланг Помпея был смят, после чего дрогнул весь фронт и началось повальное бегство.
Победа была полной. Сам Помпей бежал на Лесбос, оттуда попытался проникнуть в Египет, в котором надеялся получить финансовую помощь от своего прежнего союзника — египетского царя. Помпей, видимо, рассчитывал собрать новые силы и присоединить их к тем легионам, которые стояли в провинции Африка. Однако египтяне уже знали о сокрушительном поражении Помпея при Фарсале. Желая извлечь политические выгоды из ситуации, ближайшие советники египетского царя организовали убийство Помпея и передали его голову Цезарю, который преследовал бегущего противника буквально по пятам.
Оказавшись в Египте, Цезарь был втянут в запутанные внутриегипетские дела. Дело в том, что в 51 г. до н. э. умер царь Птолемей XII, и между его детьми — 12-летним сыном Птолемеем XIII и 18-летней дочерью Клеопатрой VII (вернее, между их придворными кликами) — разгорелось соперничество. Победу одержали сторонники юного Птолемея XIII, Клеопатра была отстранена от власти и выслана из Александрии. Однако энергичная Клеопатра не смирилась со своей участью. Воспользовавшись прибытием Цезаря, Клеопатра проникла к римскому диктатору, сумела увлечь его своей красотой, а также выгодностью политического союза между ею как повелительницей Египта и римским командующим. Увлеченный красотой и незаурядным умом юной царицы, необходимостью решения сложных внутридинастических отношений, Цезарь провел в Египте 9 месяцев, бросив на самотек все другие военные и политические дела. Правда, в Египте ему удалось подавить сопротивление противников Клеопатры и утвердить ее власть (брат Клеопатры Птолемей XIII погиб в борьбе), причем в этой междоусобной борьбе Цезарь чуть не погиб, а печальным последствием этой династической распри была гибель в пожаре бесценных сокровищ Александрийской библиотеки (47 г. до н. э.). И хотя благодарная Клеопатра предоставила в распоряжение Цезаря все свои огромные богатства, длительное пребывание в Египте позволило политическим противникам Цезаря оправиться от поражения и вновь собрать свои силы.
