Македоняне с трудом перешли вброд Тигр, и никто им в переправе не препятствовал. Дарий встретил Александра за Тигром возле селения Гавгамелы. Парменион предложил царю предпринять неожиданную ночную атаку на Дария, но Александр опять не согласился с ним, заявив, что не крадет побед. Он лег спать, и утром первого октября 331 г до н. э. его едва добудились. Воины Александра также выспались, а армия Дария, ожидая ночного нападения, всю ночь простояла в боевых порядках.
По словам Аристобула, диспозиция персидского войска перед боем попала в руки Александра, что помогло Александру правильно расположить свои войска. Но это не помогло Александру. Согласно описанию битвы, оставленному античными авторами, македоняне терпели поражение везде, где отсутствовал Александр. Левый фланг македонской армии, где командовал Парменион, был прорван персами, и ему грозила неминуемая гибель. Парменион запросил помощи от Александра, но персы, вместо закрепления успеха и достижения столь близкой победы, бросились грабить македонский обоз. Таким образом, драгоценные минуты были упущены.
Тем временем Александр предпринял маневр, ошеломивший персов и до сих пор ошеломляющий военных историков. Сам он командовал конницей на правом фланге. Опасаясь того, что персы обойдут его с фланга, он с конницей двинулся вправо. Дарий отдал приказ скифам и бактрийцам левого крыла окружить Александра. Александр бросил навстречу наемную кавалерию эллинов, но она была смята.
В ходе боя в рядах персов между центром и левым флангом образовалась брешь. Александр без промедления двинул в эту брешь тяжелую кавалерию и фалангу. Сам он возглавлял кавалерию и, говорят, как и при Иссе, приблизился к Дарию. Дарий позорно бежал, бросив армию, а Александр вместо того, чтобы его преследовать, вынужден был лететь на помощь Пармениону.
В битве при Гавгамелах у персов погибло от 30 тысяч (Арриан) до 90 (Диодор) тысяч человек. Македоняне потеряли соответственно от 100 до 500 воинов. Это было последнее, решающее сражение с Дарием за власть над Азией.
Отсюда Александр через Арбелы отправился в Вавилон, восторженно встретивший его. Подивившись на вавилонскую помпезность и роскошь, вкусив доступности вавилонских девушек и женщин, Александр прошел в Сузы, затем в Персеполь и оттуда в Экбатаны. В Персеполе он сжег дворец персидских царей, якобы по наущению Таис Афинской и в наказание за разрушенные персами греческие храмы.
В Персиде Александр стал сказочно богат. Страбон сообщает: «Передают, что, не считая вавилонских сокровищ и тех, что находились в лагере и не входили в это количество, ценность только сокровищ в Сузах и в Персиде исчислялась в 40 000 талантов; некоторые