Quando o comando passou para Kléber, Desaix era um dos pequenos grupos selecionados para acompanhar Bonaparte. No entanto, demorou meses antes que ele pudesse se juntar ao novo primeiro cônsul. A campanha de 1800 estava perto de seu clímax quando Desaix, finalmente, chegou à Itália. Ele foi imediatamente designado para o comando de um corpo de duas divisões de infantaria. Três dias depois (14 de junho), destacado, com a divisão de Boudet, em Rivalta, ouviu o canhão de Marengo à sua direita. Tomando a iniciativa, marchou imediatamente em direção ao som, encontrando-se com o oficial do estado-maior de Bonaparte, que viera chamá-lo, a meio caminho. Ele chegou com a divisão de Boudet no momento em que os austríacos foram vitoriosos ao longo de toda a linha. Exclamando: "Ainda há tempo para vencer outra batalha!" ele liderou seus três regimentos direto contra o centro do inimigo. No momento da vitória, Desaix foi morto por uma bala de mosquete. Aconteceu que foi no mesmo dia, quando Jean-Baptiste Kleber, bom amigo de Desaix, e camarada, governador-geral do Egito, foi assassinado no Cairo. Ao ouvir a notícia da morte de Desaix, um Napoleão angustiado exclamou: "Por que não estou autorizado a chorar?".