公元前331年，与其前的托多梅斯、莱梅斯和尼科等人一样，亚历山大从埃及出兵征伐巴比伦。但是，不同的是，这次他取道提尔。在阿尔比勒，这个早已被人遗忘的尼尼微城废墟旁的城市，他与大流士军队遭遇，展开了决战。对阵中，波斯的战车先锋队遭到惨败，马其顿骑兵先锋队乘胜追击，击溃了波斯庞大的杂牌军，马其顿方阵大获全胜。大流士率残军仓皇撤退，无心再战，逃到了北方的米堤亚人的国家。亚历山大占领了当时依然繁华而重要的都市巴比伦，然后又挥兵直取苏萨和珀塞波利斯。在那里，他举行了盛大的庆功宴会，将曾是“王中之王”的大流士王宫付之一炬。
此后，亚历山大在中亚举行了军事大阅兵，并一直将军队开到了波斯帝国最远的边境。起初，他领兵北上，对大流士穷追不舍，在黎明时刻追上之时，大流士已被自己的部下暗算，奄奄一息地躺在战车上。当希腊军的先头部队抓获他时，他还活着，等亚历山大赶到时，他已经死了。亚历山大的军队绕过里海继续前进，翻越土耳其西部的山脉，穿越赫拉特城（由他自己所建）、喀布尔和开伯尔山口，到达了印度。在印度河，他和印度王波鲁斯展开大战，取得了胜利，也是在这里，马其顿军队首次遭遇象阵。最后，他们自己建造船只，顺流而下直到印度河河口，然后沿荒凉的海岸从俾路支斯坦海岸班师回朝，亚历山大在出征六年后，于公元前324年回到苏萨。之后，亚历山大准备巩固和整顿自己打下的大片江山。为了赢得广大新臣民的悦服，他穿上波斯王的袍服，戴上波斯王的头巾。不料，这一举动竟引起了麾下马其顿群臣的猜忌，给他惹了不少麻烦。亚历山大还撮合了许多马其顿官员与波斯、巴比伦妇女的婚姻，这就是“东西联姻”。但是，他最终还是没有实现自己的统一大业。他在巴比伦的一次庆功宴上，喝得酩酊大醉后，突然染上热疾，于公元前323年逝世。