Легионы Цезаря были обессилены длительной осадой, тяжелыми работами и плохим питанием. Помпей решил воспользоваться этим, а также разбросанностью сил противника. 26 мая он атаковал крайний левый фланг армии Цезаря, от которого шел путь к базе его войск. Фронтальную атаку с суши армия Помпея сочетала с десантом в тыл укреплениям противника. Войска левого фланга Цезаря были разбиты, его легионы отступили к Аполлонии. Намеченной цели Цезарь не достиг. Войска Помпея не развили своего успеха, и только это спасло армию Цезаря от поражения.

Трехмесячная блокада превосходящих сил противника меньшими силами, которую Цезарь рассматривал как средство вызова Помпея на бой, оказалась бесплодной, и Цезарь решил двинуться в глубь Греции на соединение с посланными туда легионами. Так начался третий – последний период войны, в ходе которого армии Цезаря в 48 году до н. э. удалось разбить армию Помпея.

Придя в Фессалию, армия Цезаря угрожала временной столице противника – Ларисе – и отрезала армию Помпея от сирийских легионов, которые пришли к нему на поддержку. Все это заставило Помпея двинуть свои войска от побережья в глубь Греции, что лишило их выгодного взаимодействия с флотом. Итак, Помпей ухудшил положение своих войск и улучшил обстановку для армии Цезаря.

Усилив свою базу на побережье, Цезарь двинул легионы в богатую Фессалию. Армия Помпея выступила из лагеря и пошла по параллельной дороге, стремясь соединиться с армией, которой командовал Сципион. Когда армия Цезаря двинулась к Ларисе, войска Помпея преградили ему путь у Фарсала, заняв сильную укрепленную позицию. В нескольких километрах от нее на равнине Цезарь расположил свою армию в укрепленном лагере и почти ежедневно строил боевой порядок, вызывая армию Помпея на бой. Но тот продолжал придерживаться выжидательного способа действий. Тогда Цезарь вновь решил обратиться к маневру и отдал приказ своей армии двинуться в тыл расположения Помпея. Но 29 июня Цезарю доложили о построении для боя армии противника.

Бой под Фарсалом. По сообщению Цезаря, армия Помпея имела 45 тысяч человек пехоты и 7 тысяч кавалерии. В армии Цезаря насчитывалось 22 тысячи человек пехоты и 1 тысяча кавалерии. Но если учесть приведенные Цезарем данные о потерях (200 человек у него и 15 тысяч убитых в армии Помпея), то станет совершенно очевидным, что цифры Цезаря далеки от истины. Другие источники говорят о том, что у Помпея было 30 тысяч пехоты и около 3 тысяч всадников, а у Цезаря 30 тысяч пехоты и около 2 тысяч всадников. Таким образом, армия Помпея имела численный перевес, но не такой большой, как сообщал Цезарь.