Появление в Александрии армии в 20 тысяч человек, возвращение в гавань 50 военных судов, посланных в свое время на помощь Помпею, — все это создало для Цезаря с его явно недостаточными военными силами крайне опасное, даже критическое положение. Вскоре римляне оказались фактически на положении осажденных в той части города, где находился дворец. Пришлось вести уличные бои; кроме того, Цезарь удерживал при себе в качестве полу-пленника или заложника юного египетского царя.
Ахилла занял своими войсками почти всю территорию города и пытался отрезать Цезаря от моря. Бой шел как на улицах, так и в районе гавани. Цезарю пришлось пойти на то, чтобы поджечь корабли, в том числе и те, которые находились в доках. Распространившийся отсюда пожар охватил знаменитую Александрийскую библиотеку. После этого Цезарь для сохранения надежной связи с морем спешно высадил своих солдат на Фаросе, занял этот остров, соединенный дамбой с Александрией, и закрепился на нем.
Борьба продолжалась с переменным успехом. Потин, главный инициатор и фактический руководитель всех антицезарианских сил, был схвачен и казнен. Но это мало что изменило в общем положении и расстановке сил. Младшая дочь царя Арсиноя бежала к Ахилле и вместе с ним начала весьма энергично руководить военными действиями. Однако вскоре их отношения испортились, возникли трения, и Ахилла был по ее распоряжению убит. Командование армией Арсиноя поручила своему воспитателю евнуху Ганимеду.
Военные действия затягивались. Становилось ясно, что без основательной помощи извне не обойтись.
Решающее сражение произошло в дельте Нила. В двухдневном сражении египетское войско не только потерпело неудачу, но на второй день был штурмом взят и лагерь. Царю пришлось бежать на корабль, который вскоре вместе с ним затонул. Сражение закончилось 27 марта 47 г., и Цезарь в тот же вечер во главе своей конницы прибыл в Александрию, где принял капитуляцию населения.
Овладев, таким образом, этим городом и Египтом, как пишет неизвестный автор «Александрийской войны" Цезарь возвел на царский престол тех, о ком говорил в своем завещании Птолемей Авлет, заклинавший римский народ не нарушать его воли. Однако одно отклонение было неизбежным: поскольку старший из сыновей погиб, престол пришлось передать Клеопатре и другому, младшему, сыну. И хотя этот вопрос был урегулирован, а военные действия окончены, Цезарь еще оставался в Египте больше двух месяцев, причем совершил за это время в обществе Клеопатры путешествие но Нилу вплоть до южной границы государства, предаваясь при этом, как пишет Аппиан, «и другим наслаждениям».