Dans les années qui suivent, Philippe se comporte en allié de Rome en participant à la campagne contre durant la Guerre antiochique. Il opère la jonction entre son armée et les Romains en Thessalie en ; il dirige des opérations contre l'armée séleucide mais ne participe pas (vraisemblablement car il est malade) à la bataille des Thermopyles qui voit la défaite d'Antiochos. Philippe en profite pour occuper diverses places, dont Démétrias, remettant en cause le traité de paix de 196. Il place aussi sous son contrôle les cités de Thrace prises à Antiochos (Maronée et Ainos) malgré l'interdiction romaine. Pour prix de son intervention contre Antiochos, il obtient par ailleurs la restitution de son fils Démétrios et se voit remettre une partie de l'indemnité de guerre.