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经过在埃及的修整，随后他率军返回亚洲，北上向波斯腹地进发，和大流士作总的清算。在阿贝拉会战，又称高加米拉会战中，亚历山大的4万步兵和7千骑兵，面对大流士御驾亲征召集的波斯帝国各部族倾国之兵。普鲁塔克的古典著作《希腊罗马名人传》说波斯军100万，另一古历史学家阿里安则说是4万骑兵、100万步兵、200辆大镰刀战车、15头战象（早于汉尼拔对罗马的战争，在印度以外使用战象这是历史记载的第一次）。这些数字当然是大大夸张了的。真正的波斯军数字已经不可考，最保守的估计是20万步兵和4万5千骑兵。阿贝拉会战的结果是古老而庞大的波斯帝国一战崩溃，大流士逃出战场。
取得这场胜利之后，亚历山大率军进入巴比伦和波斯的两座都城：苏萨和波斯波利斯。亚历山大随后展开了他的长途奔袭，从波塞波利斯到埃克巴达那，然后再到拉伽，穿过里海门，经过长时间的急行军终于追上了敌人。波斯军为了防止国王大流士三世（并非大流士大帝）向亚历山大投降，大流士手下的军官把他们的国王暗杀了，时年为公元前330年。但是亚历山大击败了大流士的继承人柏萨斯，并将他斩首，经过三年奋战，攻克了整个伊朗东部地区，并继续向中亚推进。
亚历山大进入了波斯帝国的东部行省，主要是巴克特里亚和索格地亚纳。在处死了当地的代表反叛的柏萨斯之后，却陷入了斯皮塔米尼斯领导的东部游击战中。斯皮塔米尼斯行踪诡秘，曾经率领一只游牧军队击败了亚历山大的一支别队，并且攻陷了亚历山大的一些堡垒。亚历山大了解到了事情的严重性，对其展开军事上的围捕，并且对当地的叛乱势力进行残酷的镇压。期间亚历山大还击败了西徐亚人的游牧骑兵，证明了弓骑兵的游牧战术对于他来说不是什么问题，西徐亚首领马上表示臣服。斯皮塔米尼斯与亚历山大周旋了一段时间后，终于被亚历山大指派埋伏在当地的部将科纳斯给完全的击溃，被当地人献出后被处死。
主要对手被消灭后亚历山大着手镇压各地的叛乱，在索格迪亚纳岩的战役中展现了他率领的部队的山地作战能力，俘虏了当地的贵族和反叛首领阿克雅提斯的家眷，并且一改其在此地区的残酷风格，接纳战俘，并且打算正式迎娶阿克雅提斯的女儿罗克珊娜。其父得知消息后，亲自上门投降，自此东方行省的战役彻底结束，前往印度的道路已经没有障碍。
这时已经征服了整个波斯，本可以返回家园，重新筹划他的新领土。但是他征服的欲望并没有得到满足，而是继续挥军进入印度。进军到印度河以东的海达斯佩斯河，和前来抗击的印度国王波拉斯夹河对峙，打了他四大会战的最后一战，即海达斯佩斯河会战，彻底击溃了波拉斯的军队。因为钦佩波拉斯的勇敢，也为了赢得当地人的拥护，亚历山大战后义释被俘的波拉斯，仍然让他作印度国王。尽管波拉斯的两个儿子和一个孙子在战场上阵亡，波拉斯本人此后仍然对亚历山大死心塌地地效忠。此时亚历山大手下的军队已经厌战，亚历山大不得不停止远征，开始西归，途中他击败了不服从他的部落，还派人进行了一系列探险活动，包括查明印度河入海口，寻找波斯湾，并绘制海岸地形图，还想查清里海究竟是海还是湖，等等。
回波斯的第二年，亚历山大用了近一年的时间对他的帝国和军队进行改编，这是一次重大的改编。亚历山大从小就认为希腊民族代表了唯一真正的开化民族，而所有非希腊民族都是野蛮民族。这当然是在整个希腊世界流行的观点，甚至亚里士多德也有这种看法。尽管亚历山大已经彻底打败了波斯军队，但是他逐渐认识到波斯人根本就不是野蛮人，他们与希腊人一样具有智慧和才能，一样值得尊敬。
因此他产生了融其帝国的两部分于一体的设想，由此创造了合二而一的希腊波斯民族共和王国，当然是他自己当最高统治者。据我们所知，他确实想让波斯人与希腊人和马其顿人结成同等的伙伴。为了实现这一计划，他把大量的波斯部队编入自己的部队，还为此举行了一次盛大的“东西方联合”宴会。在宴会上，几千名马其顿士兵同亚洲妇女正式结成夫妻。他自己虽然从前与一位亚洲公主结过婚，这次却娶个**利斯的女儿为妻。
显然亚历山大企图利用这支改编的军队再开展征服活动。我们知道他打算入侵阿拉伯，也许还有波斯帝国以北地区，也许打算再次入侵印度或征服罗马，迦太基和西地中海地区。不管他的算盘如何，结果进一步的征服活动都未能进行。公元前323年6月初，亚历山大在巴比伦突然因发热而病倒，十天后就死去了。其时还不满33岁。亚历山大并未留下帝位的合法继承者，与他最亲近的是一位昏弱无能的异母兄弟。传说，当他的朋友在他临死前要求他指定一位继承人时，他含糊说：“让最强者继承。”于是他死后，他的将领们企图瓜分这个帝国，引发一些年轻军官对这种安排的不满，继而发生一连串的战争，在这场斗争中，亚历山大的母亲、妻子和孩子都横遭杀身之祸。终于在公元前301年的一场决定性战役，由三位胜利者（即托勒密、塞琉古、安提柯一世（独眼的））瓜分了亚历山大帝国的版图，开启了希腊化时代。除了马其顿本土和最远的印度以外，亚洲部分由部将塞琉古继承，这就是后世和罗马的庞培、克拉苏等人征战不休的塞琉古帝国。埃及由部将托勒密继承，这就是埃及的托勒密王朝，直传到后世和凯撒结婚的埃及艳后克莉奥佩特拉为止。
安提柯一世在小亚细亚和叙利亚建立了短暂的统治，但很快就被另外四个将领击败。对印度领土的控制也只是昙花一现，当塞琉古一世被旃陀罗笈多·孔雀（孔雀王朝的第一个皇帝）击败时即归于结束。
