В ответ в январе того же года Гай Юлий Цезарь во главе своих легионов пошел на Рим, войсками которого командовал Помпей. Начало междоусобной, гражданской войны в Древнем Риме ознаменовалось тем, что цезарианцы ночью перешли реку Рубикон. Перед этой переправой полководец сказал свои знаменитые в истории слова: "Жребий брошен!" Опытные поиска Цезаря начали повсеместно теснить армию Гнея Помпея и всего за два месяца овладели Северной Италией.
Помпей пытался защитить Вечный город от цезарианцев. Но в сражении при Илерде в 49 году до н.э. потерпел полное поражение и с остатками своих легионов (примерно 25 тысяч человек) и со своими сторонниками-сенаторами отступил из Рима через Бриндизий в Грецию столь поспешно, что даже не успел захватить с собой государственную казну.
Гай Юлий Цезарь во главе обожествлявшей его армии отправился сперва в Испанию, где Гней Помпей был наместником и где находились семь верных ему легионов под командованием военачальников Афрания и Петрея. В июле 49 года до н.э. войско помпеянцев было блокировано, и 2 августа Цезарь принудил испанские легионы к сдаче. Он сперва распустил их, а затем пополнил оказавшимися "без работы" легионерами Афрания и Петрея собственную армию. Только после этого правитель Древнего Рима морем отправился с войсками в Элладу.
Оказавшись на греческой земле, Помпей разбил походный лагерь неподалеку от города Диррахия в Эпире и хорошо укрепил его. Подошедший Цезарь расположил свою армию между городом и вражеским лагерем, перерезав таким образом главные неприятельские коммуникации. Это вынудило Помпея атаковать боевые порядки цезарианиев. Потеряв в бою тысячу легионеров, он все же прорвал их ряды и вынудил противника отступить.
Осенью 49 года до н.э. не покинувшие Рим вместе с Гнеем Помпеем сенаторы торжественно провозгласили Цезаря диктатором. С этого дня он стал фактически монархом. Римской республике пришел конец.
Затем состоялось известное сражение в Фессалии при Фарсале 9 августа 48 года до н.э. Помпей имел под своим командованием 50 тысяч человек, а Цезарь — в два раза меньше. В начале битвы помпеянская конница отбросила конницу противника, но увлекшись ее преследованием, попала под неожиданный удар легионов Цезаря. После этого ей пришлось обратиться в бегство, увлекая за собой пеших воинов. В этой битве победители потеряли всего 200 человек, а побежденные — 8 тысяч, не считая еще 20 тысяч сдавшихся в плен.
Оставшись без армии, Помпей на корабле бежал в Египет в надежде найти там убежище и возобновить вооруженную борьбу со своим противником. Однако египетские власти не дали побежденному римскому полководцу даже высадиться: он был убит прямо в лодке слугами египетского царя, когда плыл к берегу.