Um diese Niederlagen auszugleichen, nahm Alfons den Kampf mit Raimund Berengar III. von Barcelona auf und eroberte die Burg von Monzón zurück. Den Zwist der Christenherrscher untereinander nutzte der almoravidische Statthalter von Valencia zu einer Offensive gegen Aragón und tötete dabei den alten Kreuzzugsveteran Gaston IV. von Béarn. Die neue maurische Bedrohung veranlasste Alfons zur einstweiligen Beilegung seines Streits mit León-Kastilien, um die Planungen zu einem Gegenstoß anzugehen. Erneut zog er ein großes Heer mit Verstärkungen aus Südfrankreich zusammen, mit dem er im Winter 1133 Mequinenza eroberte. Anschließend schritt er an die Belagerung des stark befestigten Fraga, das einen bedeutenden Außenposten an der Ostgrenze Aragóns darstellte. Einmal mehr boten die Almoraviden ihre in al-Andalus zur Verfügung stehenden Streitkräfte auf, um ihre Festung zu entsetzen. Dem konnte Alfons am 17. Juli 1134 in der großen Schlacht von Fraga dieses Mal nichts entgegensetzen; sein Heer wurde von der erdrückenden Übermacht überwältigt und aufgerieben, die Bischöfe von Lescar, Roda-Barbastro und Jaca, sowie andere hohe Prälaten und Adlige wurden getötet. Alfons selbst gelang mit wenigen Rittern die Flucht vom Schlachtfeld, aber offenbar wegen seiner schweren Verwundungen, der "Chronica Adefonsi imperatoris" nach an gebrochenem Herzen, starb er bereits am 7. September 1134 im Alter von 61 Jahren in der Abtei San Juan de la Peña. Er wurde in der Abtei Jesús Nazareno der Mönchsburg Montearagón bestattet. 1845 wurde sein Leichnam in die Kirche San Pedro el Viejo in Huesca überführt.