К этому времени Цезарь имел под своим началом до 22 тысяч человек и из них около 1 тысячи конников. Войско Помпея было примерно в два раза больше, конников же он имел около 7 тысяч. Между войсками было ровно столько места, сколько необходимо для взаимной атаки. Однако Помпей отдал приказ не двигаться с места и ждать атаки со стороны противника. Готовясь к наступлению, Цезарь велел третьей и четвёртой линиям своих когорт оставаться на месте, а повёл в атаку лишь первую и вторую. По всему фронту начался упорный рукопашный бой. Тем временем всадники с левого Помпеева фланга, сопровождаемые пращниками и стрелками, атаковали правое крыло Цезаря. Конница цезарианцев была смята и отступила. Как только Цезарь это заметил, он дал сигнал когортам четвёртой линии. Те быстро бросились вперёд сомкнутыми рядами и так бурно атаковали Помпеевых всадников, что из них никто не устоял; все они повернулись и бежали. С их удалением все стрелки и пращники остались беззащитными и были перебиты. Не прерывая атаки, когорты обошли левое крыло и напали на помпеянцев с тылу. В то же время Цезарь приказал третьей линии, которая до сих пор спокойно стояла на месте, броситься вперёд. Этой двойной атаки помпеянцы не могли уже выдержать и все без исключения обратились в бегство. Сам Помпей через задние ворота лагеря бежал в Ларису. Оттуда с немногими друзьями и в сопровождении тридцати всадников он добрался до моря, сел на корабль и отплыл в Египет. Однако по прибытии в эту страну он был коварно убит по приказу царя Птолемея XIII.
Ещё не зная о смерти своего врага, Цезарь двинулся на восток. Услыхав, что Помпей отправился в Египет, он отплыл следом и по прибытии в Александрию узнал о его смерти. Тогда он вмешался в междоусобную войну, которая шла в это время в Египте между Птолемеем XIII и его сестрой Клеопатрой VII. Юный царь погиб в одном из сражений. Цезарь возвёл на царский престол Клеопатру, которая к этому времени сделалась его любовницей, и, покончив с египетскими делами, в конце 47 года до Р.Х. возвратился в Италию.
С гибелью Помпея гражданская война не окончилась. Оплотом помпеянцев оставалась Африка, куда бежали самые лучшие полководцы Помпея: Публий Корнелий Сципион, Тит Атий Лабиен и Марк Петрей. Пока Цезарь воевал в Египте, они успели собрать и обучить двенадцать легионов. Союзником их был нумидийский царь Юба, а Нумидия в военном отношении представляла собой грозную силу. Но вся эта мощь оказалась бессильна перед Цезарем. Генеральное сражение произошло под Тапсом, причём исход его был решён не столько перевесом сил, сколько стремительностью и неожиданностью атаки. В то время как стоявший во главе помпеянцев Сципион трудился над устройством лагеря, Цезарь с невероятной быстротой пройдя лесистыми местами, удобными для неожиданного нападения, быстро атаковал легионы, стоявшие перед валом. Не выдержав бурного натиска цезарианцев, враг бежал. Этим сражением был решён исход всей войны. Вожди помпеянцев и царь Юба покончили с собой, после чего Нумидия была присоединена к Риму в качестве провинции.
Вернувшись в Италию, Цезарь справил подряд четыре триумфа. Все они отличались невероятной пышностью. Выбранный после этого в четвёртый раз консулом, Цезарь в 45 году до Р.Х. отправился покорять Испанию, где подняли мятеж сыновья Помпея и куда бежали все помпеянцы, ещё не сложившие оружия. Эта война, против ожидания, оказалась очень трудной. Несмотря на свою молодость, братья собрали удивительно большую армию и выказали необходимую для полководцев отвагу, так что Цезарь, вторгшийся в Испанию, не раз оказывался в крайне опасном положении. В решительной битве у Кордубы помпеянцы поначалу стали сильно теснить цезарианцев. Видя это, Цезарь выхватил щит у одного из оруженосцев и бросился вперёд строя. Солдаты последовали за ним и бились с большим ожесточением до самого вечера. Только к концу дня Цезарь одержал победу, перебив до тридцати тысяч врагов и положив немало своих. Позже он признался друзьям, что много раз он сражался ради победы, но тогда впервые бился ради спасения своей жизни. Старший из братьев - Гней был вскоре убит, а младший - Секст спасся с немногими сторонниками. Это была последняя война, которую пришлось вести Цезарю. В честь неё он отпраздновал пятый триумф, как бы венчавший собой его победу в гражданской войне.