Местные римские власти присягнули ему на верность. После долгой шестимесячной осады пала твердыня помпеянцев крепость Массилия (современный Марсель). Однако в Иллирии и Африке цеза-рианцы первоначально потерпели ряд чувствительных неудач. Легат Цезаря Курион разбил легата Помпея Аттия Вара, но потом на помощь Вару пришел нумидийский царь Юба, и вместе они уничтожили два легиона Куриона в сражении у реки Баград, а сам Курион погиб. Другой сторонник Цезаря Гай Долабелла в морском сражении у иллирийского побережья потерял всю свою эскадру из 40 кораблей. Пришедший ему на помощь Гай Антоний был блокирован помпеянцами на острове Курикте и вынужден был капитулировать со своими 15 когортами. В ноябре 49 года Цезарь с войском вернулся в Рим, накануне казнью 12 зачинщиков усмирив один из взбунтовавшихся легионов, требовавших выплаты вознаграждения за испанский поход. Получивший полномочия диктатора, Цезарь добился избрания консулами своих сторонников, а затем отплыл на Балканский полуостров. Здесь в 48 году развернулись решающие события.
Помпеи, в распоряжении которого оказался почти весь римский флот, имел 500 боевых и множество вспомогательных судов. В Македонии находились девять преданных ему легионов. Союзники из восточных провинций прислали 7-тысячный контингент кавалерии и отряды легкой пехоты. На помощь Помпею с двумя легионами спешил наместник Сирии Квинт Метелл. С этими силами весной 48 года Помпеи собирался вторгнуться в Италию и разбить Цезаря.
Цезарь обладал некоторым численным перевесом, располагая 12 легионами. Но у него не было достаточного количества судов для быстрой переправы на Балканы. 5 января 49 года Цезарь высадился в Эпире только с 20 тысячами солдат. Здесь он в последний раз предложил Помпею помириться, распустить войска и предоставить подготовку условий соглашения сенату и народу Рима. Трудно сказать, было ли это предложение искренним или только преследовало цель выиграть время для переправы основной части войска. Помпеи в переговоры вступать не стал, а, узнав о высадке Цезаря, поспешил к прибрежным городам Аполлонии и Диррахию.
На обратном пути к Брундизию флот Цезаря был настигнут помпеянской эскадрой под командованием Марка Кальпурния Бибула и почти целиком уничтожен. Только в апреле легаты Цезаря Марк Антоний и Фуфий Кален смогли перевезти остальное войско из Брундизия в Лисе. Цезарь пошел на соединение с Антонием, а Помпеи постарался этому воспрепятствовать, но не сумел.
С конца апреля и до июля продолжалась позиционная война и маневрирование без прямых столкновений. В начале июля Цезарь неудачно атаковал занятый противником Диррахий, а помпеянцы столь же безуспешно атаковали лагерь Цезаря, воспользовавшись тем, что полководца там в этот момент не было. Затем Цезарь атаковал один из неприятельских легионов, располагавшийся изолированно, но Помпеи успел перебросить на помощь своим конницу, а затем еще пять легионов Цезарианцы потерпели поражение, и в их рядах вспыхнула паника. С трудом, потеряв более тысячи человек убитыми, войско Цезаря укрылось в лагере, который противник не решился штурмовать.
После этого Цезарь двинулся в Фессалию, рассчитывая разбить там два легиона Сципиона. Большинство городов Фессалии признали власть Цезаря. Через несколько дней сюда же прибыла и армия Помпея, к которой присоединились основные силы Сципиона. Оба противника сошлись у города Фарсала, где произошла решающая битва. По утверждению Цезаря, у Помпея было 50 тысяч солдат, в том числе 7 тысяч кавалеристов, а у него самого—в полтора раза меньше, в том числе всего 1100 всадников. Более правдоподобно, что силы сторон были примерно равны. По оценке Г. Дельбрюка, исходившего из критического анализа имевшихся в его распоряжении источников, у Помпея было 40 тысяч пехотинцев и 3 тысячи кавалеристов, у Цезаря — 30 тысяч пехотинцев и 2 тысячи кавалеристов.
Победу Цезарю обеспечили больший боевой опыт его легионов и ошибки противника. Обе армии, как обычно, выстроились в три линии, имея на одном фланге конницу, а на другом — легковооруженных лучников и пращников. Вначале конница Помпея потеснила конницу Цезаря, но затем попала под удар шести когорт, скрытых Цезарем за своим правым флангом. Поражение конницы решило участь армии Помпея. Конница и пехота Цезаря атаковали во фланг центр неприятельского войска и обратили его в бегство.
По утверждению Цезаря, он потерял 200 человек убитйми. Потери же Помпея будто бы составили 15 тысяч убитыми и 24 тысячи пленными. При этом Цезарь исходил из явно завышенных данных о численности помпеевской армии — 45 тысяч пехоты и 7 тысяч кавалерии. Число пленных, возможно, и недалеко от истины, а число убитых завышено многократно. Если предположить, что вместе с Помпеем спаслось 13 тысяч человек, то общая численность его армии должна была бы быть не менее 52 тысяч человек (если потери убитыми были такими же, как у Цезаря). В действительности же, если принять ее численность в 43 тысячи человек и общее число пленных в 24 тысячи, то потери убитыми у Помпея скорее всего не превышали 6 тысяч. Вполне возможно, что приводимые Цезарем данные о его собственных потерях значительно преуменьшены, и в действительности они превышали 1 тысячу человек. Тем более что Цезарь признает: среди 200 убитых 30 человек были старыми, заслуженными центурионами. Если предположить, что в такой же пропорции гибли и рядовые легионеры, то общее число убитых в Фарсальской битве со стороны Цезаря можно оценить примерно в 1800 человек. Не исключено, что основная часть легионеров Помпея после поражения его конницы просто перешла на сторону победителя, чем и объясняется такое большое число пленных.
С остатками своих войск Помпеи бежал. Солдаты Цезаря ворвались в его лагерь в Лариссе, где им сдались 13 тысяч спасшихся при Фарсале. Но Помпей успел с немногими сторонниками добраться до моря и сесть на корабль. Сначала он пытался укрыться на Родосе или Кипре, но жители островов отказались приютить неудачника. На короткое время беглец остановился в порту Митилена на Лесбосе, где к нему присоединись жена и один из сыновей. Сначала Помпеи думал искать пристанища в Парфии, где надеялся получить под свое начало большое войско и в союзе с давними врагами римлян взять реванш у Цезаря. Приближенных Помпея такая перспектива явно не вдохновляла. Они уговорили патрона попытать счастья в Египте.
Египетский царь Птолемей XIII воевал в это время со своей сестрой и соправительницей Клеопатрой Он с войском стоял у города Пелусия. Туда и направились несколько судов Помпея. Приближенные Птолемея убедили царя, что разгромленный римский полководец будет лишь ненужной обузой и что в случае, если Птолемей все же примет Помпея, то победивший Цезарь непременно встанет на сторону Клеопатры. Поэтому решено было сообщить Помпею, что его готовы принять, а когда он прибудет, то убить его.
Как только Помпей сел в лодку, чтобы пристать к египетскому берегу, слуги египетского царя закололи его кинжалами. Через несколько дней в столицу Египта Александрию прибыл Цезарь, узнавший здесь о гибели соперника. Он имел в своем распоряжении 3200 легионеров и 800 всадников и попытался востребовать у египтян давний долг Риму в 10 миллионов денариев. Правительство Птолемея платить не собиралось, и Цезарь сделал ставку на Клеопатру.
Пригласив к себе юного Птолемея, римский диктатор добился его примирения с сестрой. Против этого выступил фактический глава правительства, евнух Потин. 20-тысячное войско Птолемея, которым командовал полководец Ахилла — один из убийц Помпея, осадило отряд Цезаря в Александрии, но он с успехом отбил все атаки. Через несколько месяцев на помощь Цезарю прибыл легион из бывших солдат Помпея. Но это не внесло перелома в ход боевых действий.
Освобожденный Цезарем царь Птолемей столь энергично повел войну против него, что Гай Юлий должен был пожалеть о своем великодушии. Только когда на помощь к осажденным в Александрии римлянам прибыл один из ближайших соратников Цезаря Митридат Пергамский с большим войском с востока, объединенной римской армии удалось завершить семимесячную кампанию разгромом египтян в двухдневном сражении в дельте Нила 26–27 марта 47 года. Птолемей пытался бежать, но корабль, на котором он плыл, затонул.
Цезарь пробыл в стране еще два месяца, чтобы убедиться, что Клеопатра прочно удерживает власть (формально — вместе со своим младшим братом). Говорили, что Цезарь находился с ней в любовной связи и что вскоре родившейся у нее сын был сыном Цезаря, но достоверно это неизвестно. Результатом египетской экспедиции стало упрочение зависимости Египта от Рима и получение Цезарем новых средств на продолжение войны за счет выплаты египетского долга.
Пока Цезарь был в Египте, боспорский царь Фарнак II, сын Митридата Великого, напал на царя Малой Армении Дейотара, бывшего сторонника Помпея. Фарнаку удалось нанести поражение войскам Дейотара и цезарианского наместника Азии Домиция Кальвина и захватить Понт, часть Армении и Каппадокию. Цезарь счел эту угрозу серьезной и сам направился в Понт. С четырьмя легионами он разгромил превосходящую по
