对截断后方退路的波斯大军，亚历山大的反应很淡定。两军在皮纳罗河附近(伊苏斯地域)相遇，大流士的10万大军排列成长达4公里的两个横队。大流士身边是2000名骑兵禁军，其前面排列3万名希腊雇佣兵，左翼由4万名步兵和2万名弓箭手组成。
此时的亚历山大可以说是陷入绝境，其军队还是摆成最有利于马其顿方阵的队形——中间为重装步兵方阵，左右各为亚历山大亲率的骑兵以及色萨利骑兵、伯罗奔尼撒盟军。
波斯的近卫骑兵习惯于高速冲击，并不擅长在狭小空间里同步兵肉搏，而马其顿方阵的步骑协同战术发挥了威力。凌厉攻势加上东征军有效利用地理优势，波斯阵线不久便土崩瓦解。唯一在退却中能够保持队形完整的是残余的8000名希腊雇佣军，他们井然有序且战且退，撤到叙利亚北部登船逃生。这8000名希腊雇佣军后来投奔斯巴达国王，两年后跟随他起兵进攻马其顿，在美加罗波利战役中全军覆没。
亚历山大率骑兵猛追40公里，但大流士三世早已取道阿曼山口，一路不断换马，昼夜兼程逃回巴比伦。马其顿大军冲入波斯大营，缴获黄金2900塔伦，连同大流士三世母亲、王后、公主在内的皇室成员成为俘虏。据统计，此战马其顿军队阵亡骑兵150人、步兵300人，4500人受伤。波斯军队阵亡在20000人以上。
这一场战役后，东征军前往叙利亚并南下埃及，再无后顾之忧。公元前332年年初，大军南下，抵达滨海要塞推罗，遭坚决抵抗，围城7月而破，8000名推罗人战死，3万多人被俘。紧接着，亚历山大花了两个月时间攻占加沙地带，从此切断了波斯与地中海的连接，拿下了地中海东岸的控制权。
这对东征军的海上供给线具有重大意义——从陆路来的话，花费的时间太长。
同年11月，亚历山大发兵埃及，没费太多力气，就拿下了上下埃及——在此前不久，大流士三世刚镇压了埃及的起义。亚历山大在埃及留下了部将托勒密·索特尔，此君在亚历山大死后约20年正式称王，统治埃及近30年，史称托勒密王朝，最终灭亡于罗马帝国。
至此，亚历山大占领了半个波斯帝国。亚历山大在尼罗河的地中海入海口处建立了一座新城——亚历山大港，日后成为帝国经济和文化的中心。
不过，大流士三世也绝非等闲帝王，只要保住性命就可以再度出击。当初回到巴比伦后，大流士三世开始组织一支更为庞大的军队。当亚历山大率步兵4万人、骑兵7000人从埃及北上，经巴勒斯坦、腓尼基插入两河流域北部时，两军在高加米拉开战。
而这一次，大流士依然没能抵挡住马其顿方阵，逃往米底。远征军乘胜南下，推进到两河流域文化中心、世界最大城市的巴比伦城。并且在一年内连克苏萨、波斯波利斯、埃克巴塔那等重镇。逃到中亚巴克特里亚的大流士三世被当地叛变的总督所杀，波斯帝国灭亡。亚历山大借口为大流士三世报仇而进军中亚，在杀掉总督之后继续东进。公元前327年，亚历山大进军印度河流域，数次打败印度的城邦军队。
但此时，帝国东征军已近强弩之末，加上瘟疫、酷热以及将士的厌战情绪，公元前326年，雄心勃勃的亚历山大欲一举拿下恒河流域，但在部将的反对下，无奈地停止了近10年的东征。
远征军连续作战10年，渡海峡，穿过小亚细亚，南征埃及，又往回直插两河，再挺进伊朗高原、踏入印度，纵横万余里，渡江上百次，数十度围城，经历各种沙漠战、平原战、山地战，又有多兵种协同作战，既有军事打击，也有政治瓦解，这在世界军事史上无疑是座丰碑。在这条与波斯帝国相反的扩张路上，亚历山大东征虽然带来了深重的灾难，但客观上也留下了巨大的文化财富。
此时在亚历山大的身后，马其顿已经是一个西起希腊、马其顿，东至印度河流域，南临尼罗河第一瀑布，北界多瑙河与锡尔河的超级跨三洲大国了。疆域之内，几乎包括了当时人类的主要文明——波斯文明、埃及文明、犹太文明和印度文明。亚欧大陆从此被打通，希腊文化传播到东方，东方文化渗透到希腊。
