אנטוניוס עצמו הצליח לחמוק למצרים. ההפסד בקרב הביא להקטנת התמיכה בקלאופטרה באלכסנדריה. בתגובה על כך היא הענישה את המתנגדים והפקיעה את רכושם. גם תמיכתו של הורדוס עברה מאנטוניוס לאוקטביאנוס. הלגיונות שהציב אנטוניוס במערב מצרים, תחת פיקודו של איש אמונו פינאריוס סקארפוס ערקו למחנה אוקטביאנוס.
במשך כשנה ניסו אנטוניוס וקלאופטרה להמשיך במלחמה נגד אוקטביאנוס, שהתקדם באיטיות אך בהתמדה לכוון מצרים עצמה. אוקטביאנוס קבע את המטה שלו בסוריה. משלחות מטעם קלאופטרה ואנטוניוס שניסו להגיע להסכם, נדחו על ידו. הוא תבע מהם כניעה מוחלטת. בשנה האחרונה לחייהם הייתה קלאופטרה הדמות החזקה מבין השניים. היא לקחה פיקוד על חיפוש הפתרונות להצלת הממלכה. בשלב מסוים היא הבינה שהיא עצמה מהווה בעיה בגלל השנאה אליה ברומא. היא העריכה שסיכויי ילדיה למלוך במצרים יגברו רק אם היא תעזוב את מצרים. אנטוניוס הפך עבורה לנטל והיא עשתה מאמצים לנתק עצמה ממנו. התוכנית שלה הייתה להמליך את קיסריון על מצרים, להעביר את שרידי הצי שלה מהים התיכון לים האדום, ולעזוב ביחד עם כוחות צבא וכסף למקום אחר (אולי בהודו) שם תוכל להמשיך את חייה. תוכניותיה סוכלו על ידי מלך הממלכה הנבטית מַלְכּוּ הראשון (Malchus), שהיה עדיין פגוע מכך שחלק מהשטחים שהיו בשליטתו הועברו אליה בשנת 37 לפנה"ס, וכן בגלל הפסדו להורדוס במלחמה שכנראה קלאופטרה הייתה היוזמת שלה. הוא שרף את הצי שלה, וכך הוכרחה להישאר במצרים.
בעקבות כך ניסתה קלאופטרה להגיע להסכם נפרד עם אוקטביאנוס בו תתנער מאנטוניוס אם יובטח שלומה ושלום ילדיה. אנטוניוס היה מוכן להיעלם אם תוכנית זאת תצלח. אבל אוקטביאנוס שאף להוליך אותם בטריומף ברומא, ותכנן להפוך את מצרים לפרובינקיה רומית. אוקטביאנוס חילק את צבאו לשני חלקים שפשטו על מצרים מכיוון לוב במערב, ומכיוון סוריה בצפון. אנטוניוס ניסה להילחם בשתי החזיתות אך נכשל, ייתכן שקלאופטרה הורתה לצבאה לגלות התנגדות סמלית. לאחר שצבאו התפזר, חזר אנטוניוס לאלכסנדריה.
התאבדותם של אנטוניוס וקלאופטרה וסופה של מצרים הפרעונית.
למרות המצב אליו נקלעה קלאופטרה בעקבות הניצחון של אוקטביאנוס, היא לא הפסיקה במאמציה לנסות ולשמר משהו מכוחה וחיי ילדיה. את קיסריון, בנה הבכור שמצבו היה המסוכן ביותר בשל היותו בנו של יוליוס קיסר, שלחה עם סכום כסף גדול לכיוון הודו. מצבם של ילדיה האחרים היה פחות מסוכן. היא הבינה שלא ניתן להציל את אנטוניוס, והחליטה לדאוג לעצמה ולילדיה. היא נכנסה למבנה המאוזוליאום שלה שהיה בבנייה, והסתגרה בפנים עם אוצר הכסף שלה, שתי משרתות (איראס וכארמיוֹן) וסריס אחד, ולאחר מכן חתמה את שער הכניסה. היא הורתה לאנשי החצר שלה להודיע לאנטוניוס שהיא התאבדה. בהיוודע לאנטוניוס שהיא מתה, הכעס שלו עליה הפך לצער. על פי פלוטרכוס, הוא הצטער שהיא עשתה את הצעד האמיץ הזה לפניו, ורצה להצטרף אליה. אנטוניוס הסיר את שריון גופו וביקש מאחד מעבדיו להרוג אותו, אך העבד במקום זאת הרג את עצמו. אנטוניוס לקח את החרב ודקר את בטנו. פלוטרכוס מספר שכשקלאופטרה שמעה על כך היא ביקשה להביא את גופתו למאוזוליאום שבו הסתתרה. דיו קסיוס מספר, שהצעקות של עוזריו גרמו לקלאופטרה להציץ מחלון המאוזוליאום, אחד מעוזריו ראה אותה וסיפר על כך לאנטוניוס הגוסס והוא ביקש מהם להביא אותו אליה. כיוון שדלת הכניסה הייתה חתומה, קלאופטרה ועוזריה משכו אותו בעזרת חבל דרך החלון והכניסו אותו למבנה. הוא ביקש ממנה אוכל ויין, וזמן קצר לאחר מכן, ב-1 באוגוסט 30 לפנה"ס, הוא מת.
אוקטביאנוס נכנס לאלכסנדריה ב-1 באוגוסט 30 לפנה"ס, וזימן את אנשיה לגימנסיון, שם נאם בפניהם ביוונית והבטיח להם הסכם ראוי. התאבדותו של אנטוניוס חסכה ממנו התלבטות כיצד לטפל בו והוא יכול היה לגלות נדיבות ולהביע צער על מותו. קלאופטרה היוותה בעיה גדולה יותר, היא הסתגרה במאוזוליאום ואיימה לשרוף עצמה עם כל אוצרותיה. הוא שלח אליה שליח לנהל משא ומתן אבל היא לא בטחה ברצונו הטוב. שליח נוסף נשלח אליה, ובזמן שהוא שוחח איתה דרך הדלת בקומה הראשונה, אחרים נכנסו באמצעות סולם דרך החלון בקומה השנייה, וירדו לתפוס אותה. במאבק נהרג הסריס, וקלאופטרה ושתי המשרתות נתפסו בחיים והובאו כאסירות לארמון.
קלאופטרה נפלה למשכב והייתה חולה מספר ימים. הרופא שטיפל בה דיווח על ימיה האחרונים. דיווח זה הגיע לידי פלוטרכוס שסיפר שהיא איבדה את רצונה לחיות. היא התאוששה מעט כשנאמר לה שאוקטביאנוס רוצה לפגוש אותה תוך שהוא מאיים שיפגע בילדיה. על פי דיו קסיוס היא דאגה להיראות יפה ומוכת צער. במפגש ביניהם היא הקריאה לו מכתב מקיסר, ואוקטביאנוס הבטיח לה שחייה אינם בסכנה. היא התחננה וירדה על ברכיה כשהיא מביעה את רצונה להתאבד, אבל הוא לא נענה לה. בשום שלב לא הועלתה האפשרות שהיא תוצא להורג לאחר המצעד. מעשה כזה מעולם לא נעשה לנשים לאחר מצעדים. אוקטביאנוס יצא מהמפגש בתחושה שהוא החזיר לה את הרצון לחיות.
ב-10 באוגוסט 30 לפנה"ס, קלאופטרה הלכה כנראה לראות את גופתו של אנטוניוס בפעם האחרונה. היא חזרה לארמון, התרחצה ולבשה את בגדי המלכות שלה, ובחברת שתי משרתותיה אכלה ארוחת בוקר מפוארת ואז הרגה את עצמה. משרתותיה דאגו להשכיבה על ספה כשבגדיה ותכשיטיה יראו במיטבם ולאחר מכן נטלו רעל בעצמן. מוקדם יותר היא שלחה מכתב לאוקטביאנוס, מתוך ביטחון שהמכתב לא יגיע אליו בזמן והוא לא יוכל לעצור בעדה, שבו ביקשה ממנו להיקבר לצד אנטוניוס. כשאוקטביאנוס קיבל את המכתב, הוא הבין מייד מה עשתה, אבל זה היה מאוחר מכדי להצילה. שליחיו מצאו אותה מתה ושתי משרתותיה גוססות, כשכארמיון עוד מסדרת את הכתר שעל ראשה. המידע ההיסטורי במקורות העתיקים על דרך התאבדותה של קלאופטרה אינו חד משמעי. על פי פלוטרכוס, היא מתה על ידי הכשת נחש אפעה ארסי שהוברח לחדרה בתוך סל של תאנים. דיו קסיוס טוען שאף אחד לא יודע כיצד מתה, ייתכן שהסל שבו הוברח הנחש היה של פרחים. ייתכן שהרעל הוכנס בתוך קנקן מים. שניהם מדווחים גם על מקורות אחרים, על פיהם היא התאבדה בדקירה של סיכת שיער טבולה ברעל, ייתכן שהיה זה ארס נחש שנאסף לפני כן. סטראבון מדבר על משחה רעילה. אחד המקורות מספר על שריטה או דקירה על הזרוע שלה. לא ברור מה גרם לכך. אחד עשר ימים לאחר מותו של אנטוניוס, ב-12 באוגוסט 30 לפנה"ס, בגיל 39 או 40, שמה גם קלאופטרה קץ לחייה. התאבדות זאת מנעה מאוקטביאנוס את מימוש שאיפתו להוביל אותה כשבויה במצעד הניצחון ברומא. לאחר מותה גופתה הונחה במאוזוליאום שבנתה לעצמה ליד גופתו של אנטוניוס.
קיסריון, בנה הבכור שנשלח לשם הגנתו למזרח, נבגד על ידי המורה שלו רודיון (Rhodion). בעת היותו בדרכו לים האדום, פותה לחזור לאלכסנדריה ומייד בהגיעו הוצא להורג. כך באה לקיצה שושלת תלמי המפוארת. מצרים הפכה לפרובינקיה רומית בשליטתו הישירה של אוקטביאנוס.
אוקטביאנוס חס על חייהם של שלושת ילדיהם של אנטוניוס וקלאופטרה ושלח אותם לרומא אל אחותו (ואשתו של אנטוניוס) אוקטביה.
מצעד הניצחון על כיבוש אלכסנדריה התקיים ברומא במחצית אוגוסט שנת 29 לפנה"ס. במסגרת המצעד נישאה גם בובה של קלאופטרה וכנראה גם תמונתה. היא תוארה עם שני נחשים. גולדסוורת'י טוען שתיאור זה אינו הוכחה לכך שכך היא מתה, אלא ייתכן גם שזו הייתה הדרך הקלה לתאר את דרך מותה בצורה ויזואלית. במצעד השתתפו גם ילדיה של קלאופטרה. שני הילדים הבוגרים, קלאופטרה סלנה ואלכסנדר הליוס, היו בני אחת עשרה. במצעד השתתף כנראה גם בנה הצעיר, תלמי פילדלפוס, שהיה בן שבע באותה עת. עד שנת 26 לפנה"ס לערך, שני הבנים היו כבר בין המתים. הבת קלאופטרה סלנה נישאה בהמשך ליובה השני מנומידיה ולאחר מכן נשלחה על ידי אוגוסטוס קיסר, יחד עם בעלה, למלוך על מאוריטניה.
הדרך בה מתה קלאופטרה והצעד האמיץ שבו נקטה, השפיעו על דעת הקהל הרומית ודמותה הציבורית החלה להצטייר במשך הזמן באור חיובי יותר. המשורר הרומי המפורסם הורטיוס כתב שיר לכבוד האירוע שבו אמר: בהמשך של אותה יצירה הוא מתייחס לאומץ לבה של קלאופטרה שבא לידי ביטוי במעשה התאבדותה.
קלאופטרה וממלכת יהודה.
על פי פלוטרכוס, קלאופטרה "ידעה את לשונותיהם של עמים רבים" ולרוב לא נזקקה למתורגמן, גם עם שכניה מצפון-מזרח: "לרובם השיבה את תשובותיה בעצמה...לעברים, לערבים, לסורים". יש להניח שהכוונה הייתה לארמית, השפה הנפוצה בקרב היהודים באותה עת, אך ייתכן שהשימוש במילה "עברים" ולא במילה "יהודים", כמו גם ציונם הנפרד מה"סורים", מרמז דווקא על השפה העברית.
רוב הידוע על קשריה של מלכת מצרים עם ממלכת יהודה מקורו בספריו של יוסף בן מתתיהו, שנכתבו מעל מאה שנים לאחר מותה.
יוסף בן מתתיהו קובע שהייתה "בעלת חשיבות גדולה ביותר מכל נשי זמנה", אך עם זאת אינו מסתיר את העוינות שלו כלפיה. הוא מכנה אותה "מרשעת", "שטופה במותרות" ו"משועבדת ליצריה" וטוען כי "לא נבצר ממנה כל עָול וכל מעשה רשע, על כל אשר עוללה". הוא טוען גם כי לא נמנעה משוד מקדשים וקברים "בעד בצע כסף" וששום דבר לא הספיק לה ולכן "הייתה מציקה תמיד לאנטוניוס שיגזול משהו מאחרים ויעניק לה". הוא מדגיש את שליטתה באנטוניוס, שאת לבו צדה "בנאפופיה" והוא "נלכד בשחיתות אהבתה" ואף "היה לה לעבד", וטוען כי "כוחה היה גדול ביותר מחמת תשוקתו אליה" והיא לא פסקה מלהסית אותו לפגוע בכל שליטי האזור ולתת לה את מדינותיהם ומלבדו עוד "רבים הסיתה בשגעונה לעשות מעשי רעה".