Пока Нарсес одерживал победы на дипломатическом фронте, дела в Италии шли всё хуже и хуже. В 544 году командующим в Италии был вновь назначен Велизарий, однако, несмотря на отдельные успехи, переломить ход войны он так и не смог — великому полководцу не хватало войск, чтобы противостоять готам во главе с их талантливым правителем — Тотилой.
После окончательного отстранения Велизария от командования дела пошли ещё хуже. Новый командующий Анникий Герман не был в состоянии умело руководить войсками, в итоге Тотила сначала занял Рим, а затем стал грабить побережье Далмации. Один из византийских военачальников по имени Константиан попробовал уничтожить флот Тотилы, однако, несмотря на некоторые успехи, продвинуться дальше в Италию он в состоянии не был.
В 551 году Нарсесу уже было 73 года, и несмотря на возраст, он получил пост командующего византийской армии и направился в Италию. Нарсес был наделён обширными полномочиями и по своему усмотрению мог распоряжаться деньгами из казны для нужд армии. Уже летом 551 года в распоряжении Нарсеса была армия из 12–20 тысяч воинов. Нарсес провёл тщательный отбор солдат, а также сформировал несколько полков элитной армянской конницы, которую в своих трудах хвалил Прокопий, сравнивая её с древнеримской.
Основная армия во главе с Нарсесом двинулась по суше в Северную Италию. В это время византийский флот под командованием флотоводцев Иоанна и Валериана вступил в сражение с готским флотом, в результате которого последний прекратил своё существование. Адриатика вновь перешла под полный контроль Византии.
Тотила узнал о движении армии Нарсеса и приготовил множество засад на дорогах, надеясь уничтожить его армию «булавочными уколами». Однако Иоанн Кровавый, которого Нарсес спас от гибели в 538 году, провёл тщательную разведку и убедил главнокомандующего идти вдоль береговой линии, в то время как припасы для армии подвозились на кораблях. Таким образом, византийцы обошли все засады готов и их союзников франков. Вскоре Нарсес и его армия успешно добрались до Равенны.
Место для решающего сражения с Тотилой Нарсес выбрал недалеко от местечка Тагины, на галльском кургане. Вскоре туда подошли и основные силы готов, которые насчитывали около 16 тысяч человек. Нарсес построил свои войска в форме полумесяца, расставив по краям лучников под прикрытием конницы, а в центре расположил тяжеловооружённую пехоту. Похожую тактику позже применят сельджуки во время битвы при Манцикерте в 1071 году.
На следующий день, жарким июльским утром 552 года разгорелось ожесточённое сражение. Тотила повёл своих воинов в атаку на центр позиций византийцев, чего и добивался Нарсес. Византийские лучники методично расстреливали готов, нанося им огромный урон. Готы стали постепенно терять боевой порядок и вскоре бросились в бегство. Затем Нарсес перешёл в стремительную атаку и с минимальными потерями разбил готское войско. В этой битве погиб и король готов Тотила, после чего от сопротивления готов не осталось и следа…