Etter å ha forlatt Egypt i 331 f.Kr. marsjerte Aleksander østover og inn i Mesopotamia. Ved Gaugamela, i nærheten av dagens by Arbil i irakiske Kurdistan møtte han Dareios' hær. Denne gangen hadde den persiske kongen forberedt seg godt, men det hjalp ikke. Selv om Aleksander var langt underlegen i antall klarte han likevel å vinne en avgjørende seier grunnet sin overlegne taktikk og sin hærs dyktighet. Parmenion erobret det persiske bagasjetoget mens Aleksander og hans livvakter forfulgte den flyktende Dareios. Det var et katastrofalt nederlag for perserne og et av Aleksanders største seire. Dareios greide å unnslippe med en mindre styrke. Han håpet å samle en ny hær i Baktria, men hans autoritet var betydelig svekket.