Makedonere og grekere under Aleksander, 40 000 mann (Arrianos)
Persere under Dareios med antagelig 246 000 mann (ifølge Arrian var det nærmere 1 million persere).
Sted
Dareios valgte en flat slette hvor han kunne sette inn sitt tallmessig overlegne kavaleri. Stedet der slaget stod, nær Tel Gomel, øst for Mosul i dagens nordlige Irak, ble fastslått av Aurel Stein i 1938. Gaugamela antas dermed, etter denne lokaliseringen, å ha ligget innen det området som i dag er del av Mosuls bybebyggelse. Etter slaget flyktet Dareios til Arbela (dagens Arbil) 120 km øst. Avstanden fra Arbil til Mosul er rundt 80 km, så der er rom for diskusjon fortsatt.
Prolog
I de to årene etter slaget ved Issos fortsatte Aleksander å okkupere middelhavskysten og Egypt. Han rykket frem fra Syria mot hjertet av det persiske imperiet. Aleksander krysset Eufrat og Tigris uten motstand.
Slaget
Slaget startet med perserne på plass på slagmarken.
Før slaget beordret Dareios at busker og vegetasjon skulle fjernes fra slagmarken for å få mest mulig ut av stridsvognenes effektivitet.
Dareios plasserte seg i midten med sitt beste infanteri (de greske leiesoldatene og hans livvakt «eplebærere»). På begge flankene var der kavaleri. Bessus kommanderte den venstre flanken med baktrianerne og skyterne, og Mazaeus kommanderte høyre flanke med syrerne og medisk kavaleri.
Slaget ved Gaugamela, innledningsvis.Slaget ved Gaugamela, andre del.
Aleksander kommanderte den makedonske høyre flanke selv, med kompanjong-kavaleriet og hypaspistene, og Parmenion kommanderte venstre flanken med thessaliene og gresk alliert kavaleri. Begge flankene ble beskyttet av lett infanteri som agrianerne på høyre. I midten stod den makedonske falanksen i to linjer og formet en «dobbel falanks». Den andre linjen skulle snu seg dersom de ble angrepet fra flankene.
Makedonerne avanserte som om de gikk inn i fellen som lå foran dem. Plutselig forandret hele hæren retning og begynte å bevege seg til høyre og vekk fra den forberedte grunnen. Dareios angrep nå med sine stridsvogner. Noen av disse ble avbrutt av agrianerne.
Dareios beordret sitt kavaleri på venstre flanke til å gå rundt den makedonske høyresiden og stoppe deres bevegelse mot høyre. Dette ble stoppet av Aleksanders greske kavaleri. Ettersom mer persisk kavaleri forsøkte å gå rundt den makedonske høyreflanken,satte Aleksander inn sine siste reserver av kavaleri til å angripe punktet hvor hovedstyrken til perserne møtte kavaleriet på flanken. Dette førte til en åpning i den persiske linjen. Aleksander snudde sin linje og angrep denne åpningen med en kile som bestod av kompanjong-kavaleriet og hypaspistene. De etterfølgende persiske kavaleriet ble tatt ned av spydkastere som hadde gjemt seg bak kavaleriet til Aleksander. Kavaleriet angrep så direkte mot Dareios.
Dareios så nå at hans venstre flanke var i ferd med å gå under og at makedonerne avanserte for å drepe eller fange ham. Han snudde sin stridsvogn og flyktet fra slagmarken. Kavaleriet på venstre flanke fulgte ham i flukten.
Etter kampen
Perserne mistet antagelig 40 695 mann. Dareios flyktet med sin livvakt og noe baktriansk kavaleri. Aleksander forfulgte ham hele veien til Arbil rundt 120 km fra slagmarken. Dareios klarte å unnslippe til Media, men ble senere drept av Bessos, en av sine egne hærførere.
Senere ble Aleksander kronet til «konge av Asia» i en storslått seremoni i Arbela.
