Kleopatra
Postumus ditempatkan di bawah penjagaan ketat, lalu diberangkatkan pulang ke Roma setelah keselamatan nyawanya terancam akibat tindakan-tindakannya yang menguras habis sumber-sumber daya tanah Mesir. Meskipun disibukkan dengan semua permasalahan ini, Ptolemaios XII masih menyempatkan diri untuk menyusun sepucuk surat wasiat berisi penunjukan Kleopatra dan Ptolemaios XIII sebagai
ahli waris bersama atas takhta Mesir, menyelenggarakan pengerjaan proyek-proyek besar seperti pembangunan Kuil Edfu dan pembangunan sebuah kuil di Dendera, serta memulihkan stabilitas perekonomian Mesir. Menurut keterangan yang terukir pada dinding Kuil Hathor di Dendera, Kleopatra diangkat menjadi pemangku raja oleh Ptolemaios XII pada tanggal 31 Mei, tahun 52 SM.
Sampai akhir hayatnya, Ptolemaios XII tak kunjung tuntas melunasi utang-utangnya pada Gayus Rabirius Postumus, sehingga sisanya menjadi beban tanggungan para penggantinya, Kleopatra dan Ptolemaios XIII.
Ptolemaios XII mangkat tak lama sebelum tanggal 22 Maret 51 SM, yakni hari keberangkatan Kleopatra ke Hermontis, yang terletak di dekat kota Tebai, untuk meresmikan penyembahan seekor banteng Baka baru, yang dipercaya sebagai perantara dewa Montu dalam agama Mesir Kuno. Pelayaran Kleopatra ke Hermontis ini merupakan tindakan perdananya selaku penguasa Mesir yang baru. Tak seberapa
lama selepas naik takhta, Kleoparta sudah harus menghadapi sejumlah permasalahan berat dan keadaan genting, antara lain bencana kelaparan akibat musim kemarau serta rendahnya tingkat luapan banjir tahunan Sungai Nil, dan perilaku sewenang-wenang para personel Pasukan Gabiniani, garnisun Romawi yang ditempatkan di Mesir oleh Aulus Gabinianus, yang kala itu sudah menganggur dan
hidup berbaur dengan masyarakat Mesir. Selain mewarisi sisa utang ayahnya, Kleopatra juga berutang 17.5 juta drakma pada Republik Romawi.
Pada tahun 50 SM, Markus Kalpurnius Bibulus, Prokonsul Suriah, mengutus kedua putranya yang paling besar ke Mesir, agaknya untuk berunding dengan Pasukan Gabiniani sekaligus untuk merekrut mereka menjadi prajurit demi mempertahankan wilayah Suriah dari serangan orang Partia. Pasukan Gabiniani justru menyiksa dan membunuh keduanya, mungkin karena diam-diam dihasut oleh para pejabat
licik dalam majelis istana Kleopatra. Kleopatra mengirim para personel Pasukan Gabiniani yang terlibat dalam peristiwa pembunuhan utusan Suriah sebagai tawanan kepada Markus Kalpurnius Bibulus untuk diadili, tetapi ia justru mengirim kembali para terdakwa ini kepada Kleopatra sambil mengecamnya karena telah mencampuri urusan pengadilan para terdakwa yang
merupakan kewenangan khusus Senat Republik Romawi. Markus Kalpurnius Bibulus, yang berpihak pada Pompeyus dalam Perang Saudara Yulius Kaisar, gagal menghalangi pendaratan armada tempur Yulius Kaisar di Yunani, sehingga Yulius Kaisar kelak dapat leluasa bergerak menuju Mesir untuk membekuk Pompeyus.
Semenjak tanggal 29 Agustus 51 SM, nama Kleopatra mulai dicantumkan dalam dokumen-dokumen resmi sebagai penguasa tunggal atas Kerajaan Wangsa Ptolemaios. Penyebutan dirinya sebagai penguasa tunggal dalam dokumen-dokumen resmi ini membuktikan bahwa Kleopatra menolak memerintah bersama-sama dengan Ptolemaios XIII. Kleopatra mungkin pula menikah dengan
Ptolemaios XIII, namun tidak ada catatan mengenai hal ini. Kawin sumbang yang dipraktikkan oleh wangsa Ptolemaios dalam bentuk perkawinan antar saudara kandung bermula dari pernikahan antara Ptolemaios II dan kakaknya, Arsinoe II. Adat kawin sumbang yang sudah lama dipraktikkan di kalangan kerabat kerajaan Mesir ini dipandang keji oleh orang-orang Yunani kala
itu, namun sudah dianggap sebagai bentuk perjodohan yang lumrah bagi para penguasa dari wangsa Ptolemaios pada masa pemerintahan Kleopatra.
Sekalipun ditolak oleh Kleopatra, Ptolemaios XIII masih didukung oleh orang-orang kuat, terutama Poteinos, seorang kasim yang pernah menjadi guru pribadinya semasa kanak-kanak, dan yang kala itu telah menjadi wali sekaligus bendaharanya. Orang-orang lain yang turut bersekongkol melawan Kleopatra adalah Akilas, salah seorang senapati utama, dan
Teodotos dari Kios, salah seorang guru pribadi Ptolemaios XIII. Kleopatra agaknya sempat pula menjalin persekutuan dengan adik laki-lakinya, Ptolemaios XIV, tetapi pada musim gugur tahun 50 SM, Ptolemaios XIII mulai menguasai kancah perseteruan sehingga mulai berani menandatangani dokumen-dokumen mendahului Kleopatra, disusul pula dengan penetapan permulaan masa pemerintahannya pada tahun 49 SM.
Pada musim panas tahun 49 SM, Kleopatra beserta bala tentaranya masih berjuang melawan Ptolemaios XIII di dalam kota Aleksandria ketika putra Pompeyus yang bernama Nyeus Pompeyus datang meminta bala bantuan atas nama ayahnya. Yulius Kaisar pulang ke Italia dari medan perang di Galia dengan menyeberangi Sungai Rubiko pada bulan Januari 49 SM, sehingga membuat Pompeyus dan para pendukungnya
terpaksa menyingkir ke Yunani. Dalam maklumat bersama yang agaknya merupakan maklumat bersama terakhir yang dikeluarkan oleh Kleopatra dan Ptolemaios XIII, kedua penguasa Mesir ini berkenan mengabulkan permintaan Nyeus Pompeyus, dan mengerahkan 60 buah kapal berikut 500 pasukan prajurit, termasuk Pasukan Gabiniani. Tindakan ini membantu mengurangi sebagian dari beban utang
Mesir pada Republik Romawi. Namun, penulis Romawi Lukanus mengklaim bahwa pada awal tahun 48 SM, Pompeyus mengangkat Ptolemaios XIII sebagai satu-satunya penguasa Mesir yang sah; entah benar atau tidak, tetapi hal ini memaksa Kleopatra mundur dari Aleksandria dan berlindung di daerah Tebai. Pada musim semi tahun 48 SM, Kleopatra melakukan lawatan ke Suriah
Romawi bersama adik perempuannya, Arsinoe IV, dalam rangka menghimpun bala tentara yang akan dikerahkan untuk menginvasi Mesir. Kleopatra pulang ke Mesir membawa bala tentara, tetapi pergerakannya menuju kota Aleksandria dirintangi oleh bala tentara Ptolemaios XIII yang juga mengerahkan sejumlah personel Pasukan Gabiniani untuk memeranginya, sehingga Kleopatra beserta bala tentaranya terpaksa berkemah di luar kota Pelousion yang terletak di kawasan timur Delta Nil.
Di Yunani, bala tentara Yulius Kaisar menggempur bala tentara Pompeyus dalam Pertempuran Farsalos pada tanggal 9 Agustus 48 SM. Bala tentara Pompeyus nyaris seluruhnya binasa, dan Pompeyus sendiri terpaksa melarikan diri ke Tirus, Lebanon. Karena merasa akrab dengan wangsa Ptolemaios, Pompeyus memutuskan untuk mencari suaka ke Mesir dan membentuk angkatan bersenjata yang baru di negeri itu, namun para
penasihat Ptolemaios XIII khawatir Pompeyus akan menjadikan Mesir sebagai pangkalan kekuatan tempurnya dalam suatu perang saudara bangsa Romawi yang berlarut-larut. Dengan tipu muslihat yang dirancang oleh Teodotos, Pompeyus dipancing melalui undangan tertulis untuk mendarat di dekat Pelousion, lantas disergap dan ditikam hingga tewas pada tanggal 28 September 48 SM. Ptolemaios XIII
merasa telah berhasil unjuk gigi sekaligus meredakan ketegangan dengan memenggal dan mengawetkan kepala jenazah Pompeyus, lalu mengirimkannya kepada Yulius Kaisar yang tiba di Aleksandria pada awal bulan Oktober dan menjadikan istana kerajaan sebagai tempat tinggalnya. Yulius Kaisar mengungkapkan dukacita dan kegusarannya atas peristiwa pembunuhan Pompeyus, serta mengimbau Ptolemaios XIII maupun Kleopatra untuk membubarkan bala tentara masing-masing dan berdamai satu sama lain.
Ptolemaios XIII memimpin pasukannya memasuki kota Aleksandria, bertentangan dengan imbauan Yulius Kaisar untuk terlebih dahulu membubarkan dan meninggalkan tentaranya. Kleopatra mula-mula mengirim utusan-utusannya menghadap Yulius Kaisar, tetapi konon setelah mendengar kabar bahwa Yulius Kaisar gemar menjalin hubungan asmara dengan perempuan-perempuan bangsawan, Kleopatra akhirnya datang