Kleopatra
sendiri ke Aleksandria untuk bertatap muka secara langsung dengan Yulius Kaisar. Sejarawan Lucius Kasius Dio meriwayatkan bahwa Kleopatra menghadap Yulius Kaisar tanpa sepengetahuan Ptolemaios XIII, tampil dengan dandanan yang memesona, dan memikat hati Yulius Kaisar dengan budi bahasanya. Sejarawan Ploutarkos meriwayatkan peristiwa ini dalam bentuk yang lain sama sekali, bahkan
mungkin hanya dongeng belaka, yakni bahwasanya Kleopatra digulung dengan tilam dan diselundupkan ke dalam istana demi berjumpa dengan Yulius Kaisar. Ketika mengetahui bahwa kakaknya berada di dalam istana dan sedang beramah-tamah dengan Yulius Kaisar, Ptolemaios XIII berusaha menghasut warga Aleksandria untuk mengobarkan kerusuhan, tetapi akhirnya dibekuk oleh Yulius Kaisar
yang mampu menjinakkan kerumunan perusuh dengan kefasihannya berpidato. Yulius Kaisar selanjutnya membawa Kleopatra dan Ptolemaios XIII ke hadapan sidang majelis warga kota Aleksandria, lalu membacakan surat wasiat dari mendiang Ptolemaios XII-sebelumnya disimpan oleh Pompeyus-yang menetapkan Kleopatra dan Ptolemaios XIII sebagai ahli waris bersama
atas takhta Kerajaan Wangsa Ptolemaios. Yulius Kaisar juga hendak menobatkan kedua adik mereka, Arsinoe IV dan Ptolemaios XIV, menjadi penguasa bersama atas Siprus, agar memuskilkan peluang munculnya penguasa tandingan yang merasa berhak menduduki takhta Mesir, sekaligus untuk mengobati kekecewaan rakyat Kerajaan Wangsa Ptolemaios akibat pencaplokan Pulau Siprus oleh Republik Romawi pada tahun 58 SM.
Karena menilai upaya rujuk yang dirancang Yulius Kaisar ini lebih menguntungkan Kleopatra ketimbang Ptolemaios XIII, dan karena memperkirakan bala tentara Ptolemaios XIII yang berkekuatan 20000 personel termasuk Pasukan Gabiniani akan mampu mengalahkan pasukan Yulius Kaisar yang tanpa sokongan dan hanya terdiri atas 4000 personel, senapati Poteinos yang berada di Aleksandria
bersama Ptolemaios XIII memutuskan untuk memanggil bala tentara di bawah pimpinan Akilas ke Aleksandria untuk menyerang Yulius Kaisar maupun Kleopatra. Setelah Yulius Kaisar berhasil mengeksekusi mati Poteinos setelah mengetahui rencananya mendatangkan tentara Akilas, dan Arsinoe IV kemudian menggabungkan kekuatan tempurnya dengan kekuatan tempur yang dipimpin Akilas dan dipermaklumkan sebagai
ratu. Tak seberapa lama kemudian, Arsinoe IV memerintahkan guru pribadinya yang bernama Ganimedes untuk membunuh Akilas dan mengambil alih jabatannya selaku senapati. Ganimedes selanjutnya memperdaya Yulius Kaisar untuk mengutus Ptolemaios XIII, mantan tahanannya, selaku juru runding, yang akhirnya malah bergabung dengan bala tentara Arsinoe IV. Tindakan ini mengakibatkan Yulius Kaisar
dan Kleopatra dikepung di dalam istana Aleksandria yang terkepung sampai dengan tahun berikutnya, yakni tahun 47 SM.
Antara bulan Januari dan bulan Maret tahun 47 SM, bala bantuan Yulius Kaisar tiba di Mesir, termasuk pasukan-pasukan yang dipimpin oleh Mitridates dari Pergamon dan Antipatros orang Edom. Ptolemaios XIII dan Arsinoe IV menarik mundur bala tentara mereka ke Sungai Nil, tetapi tak mampu mengelak dari serangan Yulius Kaisar. Ptolemaios XIII mencoba meloloskan diri dengan perahu, tetapi
perahu yang ditumpanginya terbalik dan ia sendiri tewas tenggelam. Ganimedes mungkin gugur dalam pertempuran, Teodotos tertangkap bertahun-tahun kemudian di Asia oleh Markus Yunius Brutus lalu dieksekusi mati, sementara Arsinoe IV dipaksa menjadi bahan tontonan khalayak ramai dalam pawai kemenangan Yulius Kaisar di Roma sebelum menjalani pembuangan di Kuil Artemis,
Efesus. Kleopatra justru berdiam diri di dalam istana dan sama sekali tidak melibatkan diri dalam segala hiruk-pikuk ini, mungkin sekali karena ia tengah mengandung anak hasil hubungan asmaranya dengan Yulius Kaisar semenjak bulan September 47 SM.
Masa jabatan Yulius Kaisar sebagai konsul telah berakhir pada penghujung tahun 48 SM. Meskipun demikian, Antonius, perwira bawahannya, mengusahakan agar Yulius Kaisar terpilih menjadi diktator untuk masa jabatan satu tahun, yakni sampai dengan bulan Oktober tahun 47 SM. Dengan demikian Yulius Kaisar memiliki kewenangan untuk menuntaskan sengketa wangsa Ptolemaios di Mesir. Demi mencegah
terulangnya permasalahan yang pernah dihadapi kakak Kleopatra, Berenike IV, akibat naik takhta menjadi penguasa tunggal perempuan, Yulius Kaisar menobatkan adik laki-laki Kleopatra yang baru berumur 12 tahun, yakni Ptolemaios XIV, menjadi penguasa bersama-sama dengan Kleopatra yang sudah berumur 22 tahun. Kedua adik-beradik ini menikah sekadar untuk
memenuhi syarat menjadi pasangan penguasa di mata rakyat, tetapi Kleopatra tetap hidup bersama dengan Yulius Kaisar. Tidak diketahui secara pasti bilamana Siprus dikembalikan kepada wangsa Ptolemaios, tetapi Kleopatra diketahui menempatkan wali negeri di pulau itu pada tahun 42 SM. Konon kabarnya Yulius Kaisar ikut serta dalam pelayaran tamasya Kleopatra
menyusuri Sungai Nil untuk melihat-lihat sekian banyak bangunan megah yang didirikan oleh bangsa Mesir, namun mungkin saja kabar ini hanyalah sebuah dongeng romantis belaka yang mencerminkan kebiasaan orang-orang kaya Romawi di masa-masa kemudian, bukan peristiwa sejarah yang benar-benar terjadi. Sejarawan Gayus Suetonius Trankuilus merawikan kisah pelayaran tamasya itu
secara lebih terperinci lagi. Ia bahkan menyebutkan bahwa wahana yang dipakai dalam pelayaran itu adalah "Talamegos", tongkang pesiar yang dibangun atas perintah Ptolemaios IV. Pada masa pemerintahan Ptolemaios IV, tongkang ini memiliki panjang sekitar 90 m, dengan tinggi mencapai 24 m. Laksana sebuah vila terapung, "Talamegos" diperlengkapi dengan bilik-bilik
perjamuan, bilik-bilik pribadi, bilik-bilik pemujaan, dan selasar di sekeliling dua geladaknya. Yulius Kaisar tentunya akan bersedia diajak ikut serta dalam pelayaran menyusuri Sungai Nil semacam ini, karena ia adalah seorang peminat ilmu bumi yang sudah tamat membaca karya-karya tulis Eratostenes dan Piteas. Mungkin saja ia berniat mencari tahu letak hulu Sungai Nil, tetapi pulang sebelum sampai ke Etiopia.
Yulius Kaisar bertolak meninggalkan Mesir sekitar bulan April 47 SM, agaknya dalam rangka menanggulangi rongrongan terhadap kekuasaan Romawi di Anatolia yang dilakukan oleh Farnakes II, putra Raja Mithridates VI, penguasa Kerajaan Pontos. Mungkin pula Yulius Kaisar tidak ingin dilihat orang sedang bersama-sama dengan Kleopatra pada saat persalinan anak mereka, mengingat statusnya
sebagai suami sah Kalpurnia, seorang perempuan Romawi dari golongan terpandang. Ia meninggalkan tiga legiun di Mesir, yang di kemudian hari ditambah lagi menjadi empat legiun, di bawah pimpinan Libertus Rufio untuk melindungi kedudukan Kleopatra yang rentan diserang, tetapi mungkin pula untuk memata-matainya.
Kaisarion, putra Kleopatra yang diyakini sebagai hasil hubungan asmaranya dengan Yulius Kaisar, lahir pada tanggal 23 Juni 47 SM, dan mula-mula diberi nama "Firaun Kaisar". Nama inilah yang terabadikan pada sebuah tugu prasasti di Serapeion kota Memfis. Mungkin karena pernikahannya dengan Kalpurnia tak kunjung menghasilkan keturunan, Yulius Kaisar tidak menggembar-gemborkan kelahiran
Kaisarion di muka umum (namun mungkin diam-diam mengakui Kaisarion sebagai putranya). Di lain pihak, Kleopatra berulang kali mengeluarkan pernyataan resmi bahwa Yulius Kaisar adalah ayah dari Kaisarion. Kleopatra dan Ptolemaios XIV melakukan lawatan ke Roma sekitar penghujung tahun 46 SM, mungkin tanpa membawa serta Kaisarion, dan menginap di vila milik Yulius Kaisar
yang terletak di dalam kawasan "Horti Caesaris" (taman Kaisar). Sama seperti mendiang ayah mereka, Kleopatra maupun Ptolemaios XIV dianugerahi status resmi sebagai "kawan dan mitra rakyat Romawi" () oleh Yulius Kaisar, dan dengan demikian menjadikan mereka penguasa-penguasa gundal yang setia pada Roma. Orang-orang mendatangi vila milik Yulius Kaisar yang terletak di seberang