为准备决战，凯撒推行各省居民和罗马人权利平等的政策，扩大了自己的社会基础。
他的军队猛增至18个军团，而庞培在希腊总共只有9个军团。但是拥有东方广大地盘的庞培在兵员数量和军需储备上仍居优势，并且掌握着制海权。公元前49年11月，恺撒率领7个军团出其不意地在希腊登陆，开始东征。但他的另一支远征军(4个军团和1个骑兵队)由于敌人控制海面未能按时登陆，直到公元前48年春才同恺撒会合。遗憾的是，庞培贻误战机，未能各个歼灭恺撒军队。部队会合后，恺撒把庞培的几个军团围困在第拉希(今阿尔巴尼亚的都拉斯)的筑垒兵营里。但历时3个月的围困并未成功，只好撤到色萨利。庞培见敌退去，立即率军追击，双方于公元前48年8月在法塞拉斯进行了一场决战。恺撒以伏兵3000突然猛击庞培的精锐骑兵，导致敌左翼溃散，而庞培督师不力，未能及时巩固中军组织反击，终于一败涂地。庞培兵败逃往埃及，不久被人杀死。庞培死后3天，恺撒追击庞培军团在埃及登陆。他卷入了埃及内讧，打败了托勒密国王的部队，立克列奥帕特拉王后为国王。小亚的米特拉达蒂之子叛乱，恺撒驰援其地立奏凯歌。
历史上留下了他那句“我来到了、我看见了、我胜利了”的名言。公元前46年，恺撒再次在非洲登陆，并在塔普苏斯城附近击溃贵族派军队。接着他又挥师西班牙，在公元前45年的孟达一战中击败庞培两个儿子的部队，从而胜利地结束了内战。
罗马内战的第一阶段以恺撒击败庞培和元老贵族军队而告结束。战争的结果是恺撒建立了个人的军事独裁政权。他不仅被选为终身独裁官，而且还拥有统帅、大教长和祖国之父等尊号，集一切大权尊荣于一身，是名副其实的军事独裁者，或者说是罗马历史上第一个皇帝。日后西方历史上即以恺撒作为帝王的同义词，俄国沙皇之“沙”字即源于此。然而他的独裁未能完全消除共和传统的习惯势力，他未料到元老院的旧元老已利用这种传统势力把他的一些亲信转变为共和派，并在反对独裁、恢复共和的旗帜下密谋将其杀害，也未料到他和埃及女王克列奥帕特拉的婚姻和生下的儿子恺撒里昂成为敌人大肆利用的丑闻。公元前44年3月15日，恺撒的一位亲信布鲁图斯与同伙卡西乌斯在元老院会议厅向恺撒连刺23剑，一代天骄就这样死于亲信的剑下。
恺撒死后，安东尼成为恺撒派主要头目，他出兵镇压了因恺撒葬礼而引发的平民和奴隶暴动。由于安东尼领导下的恺撒派缺乏对夺权斗争的统一筹划，以“罗马散文泰斗”
西塞罗为首的元老院的地位有所增强。加之这时恺撒的养子屋大维、一位年仅18岁的青年突然步入罗马政坛，也给元老院以可乘之机。屋大维是恺撒的甥孙(其姊之孙)，在恺撒遗嘱中被定为继承人，得其遗产四分之三。安东尼和恺撒派的将领对这个从外地闻讯赶来奔丧的青年人相当轻视，然而屋大维却非同凡响，胆略兼备。他知道恺撒的声望和财产已成为自己的有力武器，遂大加利用，收揽人才，扩充实力，拉拢民众，居然顶住安东尼的排挤打击而自立门户，西塞罗和元老院也从此对他另眼相看，并利用他对抗安东尼。
公元前43年春，安东尼在出任高卢总督的要求遭元老院拒绝后，马上诉诸武力。他派兵抢印夺权，将原高卢总督围于穆提那城。元老院即和屋大维一起出兵解围，安东尼败退出北高卢，和恺撒派另一重要将领雷必达联合。屋大维得胜后受到元老院排挤，多次要求担任执政官皆遭拒绝，只好兵临罗马强行当上执政官。在这种情况下，屋大维、安东尼和雷必达终于在公元前43年秋结成“后三头同盟”。三方协议分治天下5年：安东尼统治高卢，屋大维控制非洲、西西里和撒丁尼亚，雷必达得西班牙，意大利和罗马由3人共治，东方处于杀害恺撒后逃亡的共和派布鲁图斯手中，归安东尼和屋大维处置。
这一分治协议由罗马公民大会予以批准，并获得“建设国家的三头”之衔，在5年内有处理国务的全权，可见共和制已名存实亡。后三头当权后立即对共和派展开大屠杀和清洗，以西塞罗为首的元老贵族几乎被斩尽杀绝。公元前42年，安东尼和屋大维进军希腊，与布鲁图斯在腓力庇展开决战，布鲁图斯不敌自杀身亡，共和派从此永远退出了罗马政坛。公元前40年，后三头再次划分势力范围：安东尼统治东部，屋大维统治意大利和高卢，雷必达统治北非。屋大维坐镇罗马，有近水楼台之利，逐渐和元老、骑士等上层统治分子取得妥协，又以公民领袖自居，渐渐积累了雄厚的实力。