Предсказывается, что Троя не может быть взята без участия Филоктета, продолжающего страдать от укуса гидры на Лемносе. Филоктета привозят, и его стрела убивает Париса. Но и это не приносит ахейцам полной победы. Троя не сдается, и тогда хитроумный Одиссей разрабатывает новый план. Ему удается побывать переодетым в самой Трое, он знакомится с ситуацией за ее степами, после чего ахейцы делают вид, что полностью отчаялись взять Трою, и решают возвратиться в свою Элладу. Они строят огромного деревянного коня, в чреве которого помещаются самые храбрые (в том числе сын Ахиллеса Неоптолем, или Пирр), садятся на корабли и делают вид, что покидают берега Геллеспонта. Троянцы рады, но и недоумевают: что делать с деревянным конем? Возникают разные мнения, в том числе ведущие к спасению:
...кругом, нерешимые в мыслях сидели
Люди троянские: было меж ними троякое мненье:
Или губительной медью громаду пронзить и разрушать,
Или, ее докативши до замка, с утеса низвергнуть,
Или оставить среди Илиона мирительной жертвой
Вечным богам…
Одиссея, VIII, 505
Судьба Трои, однако, предрешена. Троянец Лаокоон, предупреждавший своих сограждан об опасности, гибнет с двумя сыновьями в тисках огромных змей, посланных Герой (много веков спустя эта сцена будет изображена в знаменитой скульптуре). Впрочем, Гомер молчит об этом. Легенда о Лаокооне более поздняя.
Втащенный через специальный пролом и водруженный в стенах Трои деревянный конь стал роковым для троянцев трофей. В первую же ночь с помощью предателя-троянца ахейские воины вылезли из чрева коня, открыли городские ворота, а с вернувшихся тем временем кораблей аргивян высадились на берег войска и ринулись в Трою. С той поры «Троянский конь» стал символом коварства и обмана, так же как и знаменитое изречение: «Не верьте данайцам, дары приносящим».
Итак, Троя погибла. Сбылся вещий сон Гекубы. Город разграблен и сожжен, мужчины и дети перебиты, женщины взяты в рабство. Искавший защиты у алтаря Зевса царь Приам, глубокий старец, кощунственно убит Неоптолемом. Елена возвращена мужу, Менелаю. Боги, недоброжелатели Трои, торжествуют. Сама Афина любовалась пожаром, а Посейдон сбоим трезубцем ломал городские стены, когда-то им же самим построенные.
По не все троянцы погибли. Царь Эней, союзник Троп и по происхождению тоже дарданид, успел спастись с помощью своей матери, богини Афродиты, и покинул горящую Трою, неся на плечах больного и слепого отца, Анхиза, и ведя за руку маленького сына в сопровождении части троянских воинов. Они успели скрыться, покинуть Троаду и уплыли на корабле на запад. По позднейшей легенде, Эней с товарищами после долгих приключений высадились, наконец, в Италии, где и обосновались. Эней стал родоначальником римского императорского рода Юлиев. Так мифологическая линия Трои и Троянской войны соединилась с мифологической линией Рима и тем самым со всемирным могуществом его империи.