Kleopatra
Antonius untuk dimakamkan bersebelahan dengan Kleopatra di Mesir alih-alih di Roma, dan pernyataan bahwa Aleksandria akan dijadikan ibu kota baru Republik Romawi. Untuk memamerkan kesetiaannya kepada Roma, Oktavianus memutuskan untuk membangun gedung makam pribadi di "Campus Martius" (alun-alun dewa Mars). Posisi hukum Oktavianus juga meningkat setelah terpilih menjadi konsul pada
tahun 31 SM. Dengan menyingkap isi surat wasiat Markus Antonius kepada khalayak ramai, Oktavianus berhasil mendapatkan "casus belli" (dalih untuk memaklumkan perang), dan Roma pun akhirnya memaklumkan perang terhadap Kleopatra, bukannya Markus Antonius. Dalih hukum untuk memaklumkan perang bukanlah penguasaan wilayah baru oleh Kleopatra, yakni bekas-bekas wilayah jajahan Romawi yang dijadikan
wilayah kekuasaan dari putra-putri hasil hubungannya dengan Markus Antonius, melainkan kenyataan bahwa ia memberi dukungan militer kepada seorang warga negara Republik Romawi biasa, karena masa bakti Markus Antonius sebagai triwira kala itu telah berakhir. Kekuatan armada tempur Markus Antonius dan Kleopatra lebih besar dibanding yang dimiliki Oktavianus, tetapi tidak semua awak kapal tempur di kubu
Markus Antonius dan Kleopatra sudah cukup terlatih, beberapa orang di antaranya mungkin awak kapal dagang, sementara seluruh personel di kubu Oktavianus adalah prajurit profesional. Markus Antonius ingin menyeberangi Laut Adriatik dan menghadang Oktavianus di Tarentum atau Brundisium, namun Kleopatra, yang lebih mementingkan pertahanan Mesir, memutuskan untuk langsung menyerbu Italia. Sepanjang musim dingin, Markus
Antonius dan Kleopatra bermarkas di Patrai, Yunani, kemudian pindah ke Aktion yang terletak di sisi selatan Teluk Ambrakia pada musim semi tahun 31 SM.
Kleopatra dan Markus Antonius didukung oleh sejumlah raja sekutu, tetapi Kleopatra sudah telanjur berseteru dengan Herodes, dan musibah gempa bumi di Yudea dijadikan dalih oleh Herodes untuk tidak ikut serta berperang. Mereka juga kehilangan dukungan dari Malkos I, yang kelak terbukti berdampak pada kekalahan Markus Antonius. Markus Antonius dan Kleopatra kalah dalam beberapa
pertempuran kecil melawan Oktavianus di sekitar Aktion pada musim panas tahun 31 SM, sementara orang-orang di kubu Markus Antonius terus-menerus membelot ke kubu Oktavianus, termasuk Kuintus Delius yang sudah lama berkawan dengan Markus Antonius, juga Amintas, Raja Galatia, dan Deiotaros, Raja Paflagonia, sekutu-sekutu Markus Antonius. Meskipun beberapa orang di kubu Markus Antonius menyarankan agar
pertempuran laut dihentikan dan kekuatan tempur ditarik mundur ke pedalaman, Kleopatra justru bersikeras melancarkan serangan di laut guna menghalangi armada Oktavianus mendekati Mesir.
Pada tanggal 2 September 31 SM, kekuatan tempur laut Oktavianus, di bawah pimpinan Markus Vipsanius Agripa, bertarung melawan kekuatan tempur laut Markus Antonius dan Kleopatra dalam Pertempuran Aktion. Dari atas kapal bendera "Antonias", Kleopatra mengarahkan pergerakan 60 kapal di mulut Teluk Ambrakia dari total 500 kapal yang dikerahkan. Kapal-kapal ini agaknya sengaja ditempatkan di belakang armada oleh para perwira
bawahan Markus Antonius dengan maksud menyingkirkan Kleopatra dari kancah pertempuran. Markus Antonius memerintahkan agar kapal-kapal mereka harus membawa serta layar sehingga dapat melaju bilamana harus mengejar atau meloloskan diri dari kejaran musuh. Kleopatra, yang senantiasa mengutamakan pertahanan Mesir, memanfaatkan layar-layar ini untuk bergerak dengan gesit melewati perairan tempat pertempuran sedang
sengit-sengitnya berkecamuk lalu memundurkan pasukannya ke Peloponesos sebagai suatu langkah stategis. Burstein mengemukakan dalam tulisannya bahwa di kemudian hari para pujangga Romawi yang bersikap berat sebelah menuduh Kleopatra telah bersikap pengecut dan lari meninggalkan Markus Antonius, tetapi mungkin saja tujuan sesungguhnya dari tindakan membawa serta layar di
atas kapal ini adalah untuk menerobos blokade dan menyelamatkan sebanyak mungkin kapal-kapal armada mereka. Markus Antonius mengikuti pergerakan Kleopatra dan naik ke atas kapalnya yang bercirikan layar ungu Tirus, dan bersama-sama berlayar meninggalkan pertempuran menuju Tainaron. Konon kabarnya Markus Antonius sengaja mendiamkan Kleopatra sepanjang pelayaran yang memakan waktu
tiga hari ini, sampai akhirnya salah seorang dari biti-biti perwara Kleopatra di Tainaron memohon padanya untuk bercakap-cakap dengan Kleopatra. Pertempuran Aktion berlangsung tanpa kehadiran Kleopatra dan Markus Antonius sampai dengan pagi hari tanggal 3 September, berakhir dengan kemenangan Oktavianus dan disusul pembelotan besar-besaran para perwira, prajurit, dan raja-raja sekutu ke kubu Oktavianus.
Pada saat Oktavianus menduduki Athena, Markus Antonius dan Kleopatra mendarat di Paraitonion, Mesir, kemudian berpisah jalan. Markus Antonius berangkat ke Kirene untuk menghimpun lebih banyak pasukan, sementara Kleopatra berlayar ke pelabuhan Aleksandria untuk menciptakan kesan palsu bahwa pihaknyalah yang memenangkan perang di Yunani. Tidak dapat dipastikan apakah pada saat itulah ia
mengeksekusi mati Raja Artavasdes II dan mengirim kepalanya kepada Artavasdes I, Raja Media Atropatene, seteru Artavasdes II, sebagai bagian dari usahanya untuk menjalin persekutuan.
Lucius Pinarius, Wali Negeri Kirene yang diangkat oleh Markus Antonius, sudah lebih dahulu mendengar kabar kemenangan Oktavianus dalam Pertempuran Aktion sebelum para juru warta yang diutus Markus Antonius tiba di kediamannya. Setelah merintahkan eksekusi mati terhadap para juru warta ini, Lucius Pinarius membelot ke kubu Oktavianus dengan menyerahkan empat legiun yang dibawahinya, yakni legiun-legiun
yang diincar Markus Antonius. Mendengar kabar buruk ini, Markus Antonius nyaris sudah bunuh diri andaikata tidak dicegah oleh para perwira stafnya. Di Aleksandria, ia membangun sebuah rumah tempat menyepi di pulau Faros yang ia beri nama "Timoneion" (wisma Timon), diambil dari nama Timon dari Athena, filsuf Yunani yang dikenal berpaham sinisme dan misantropia (benci sesama
manusia). Herodes, yang secara pribadi menyarankan Markus Antonius seusai Pertempuran Aktion untuk mengkhianati Kleopatra, berkunjung ke Rodos untuk menghadap Oktavianus dan menyatakan pengunduran dirinya dari jabatan raja karena kesetiaannya pada Markus Antonius. Oktavianus terkesan dengan pernyataan dan watak setia Herodes sehingga mengizinkannya untuk tetap menjadi Raja Yudea. Keputusan ini membuat Markus Antonius dan Kleopatra kian terkucilkan.
Mungkin Kleopatra mulai menganggap Markus Antonius sebagai beban belaka, ketika ia bersiap-siap untuk melepas Mesir kepada putranya, Kaisarion, pada pada akhir musim panas tahun 31 SM. Kleopatra berencana menyerahkan takhta kepada Kaisarion, menarik armadanya dari Laut Tengah ke Laut Merah, lalu bertolak ke luar negeri, mungkin untuk tetirah di India. Rencana ini
akhirnya batal karena kapal-kapal armada Kleopatra dibakar oleh Malkos I atas anjuran Kuintus Didius, Wali Negeri Suriah yang diangkat oleh Oktavianus. Pembakaran kapal merupakan bentuk balas dendam Malkos I terhadap Kleopatra, pemicu utama perang antara dirinya dan Herodes, yang telah membuatnya merugi. Dengan demikian Kleopatra tidak dapat berbuat apa-apa lagi selain
tetap tinggal di Mesir dan bernegosiasi dengan Oktavianus. Konon kabarnya semenjak saat itu ia mulai menguji keampuhan berbagai macam racun pada para narapidana bahkan pada pelayan-pelayannya sendiri, tetapi kabar ini mungkin sekali hanyalah propaganda kubu Oktavianus yang baru disiarkan di kemudian hari. Atas perintah Kleopatra, Kaisarion mulai menjalani pelatihan