Алезия располагалась на крутом холме посреди долины и была хорошо укреплена. Верцингеторикс, вероятно, надеялся повторить сценарий, сработавший у Герговии, однако римляне приступили к планомерной осаде вместо попытки штурма. Для этого Цезарю пришлось рассредоточить свои войска вдоль возводимых осадных стен общей длиной примерно в 17–20 км. Осада была уникальной еще и из-за численного превосходства осажденных над осаждающими: в Алезии, по свидетельству Цезаря, укрывалось 80 000 солдат. Более вероятна, впрочем, оценка численности осажденных в 50 000–60 000, хотя, например, историк Ганс Дельбрюк оценивал численность гарнизона Алезии всего в 20 000 человек[7].
Римляне же располагали, по разным оценкам, десятью ослабленными войной легионами в 40 000 солдат или одиннадцатью легионами в 70 000 солдат, включая вспомогательные войска[8].
Галльский полководец попытался снять осаду, напав на возводивших укрепления римлян, но атака была отбита. Часть кавалерии восставших сумела прорваться через ряды римских солдат и по заданию Верцингеторикса разнесла весть об осаде по всей Галлии, призывая племена собрать ополчение из всех способных нести оружие и идти к Алезии. Цезарю доложили о планах галлов, и он приказал построить вторую линию укреплений, которая бы защитила римлян от нападения извне.
Когда запасы продовольствия закончились, Верцингеторикс приказал вывести из города множество женщин, детей и стариков, хотя галл Критогнат якобы предлагал съесть их. Большинство из тех, кого вынудили покинуть Алезию, принадлежало к племени мандубиев, которые и предоставили свой город Верцингеториксу. Цезарь же приказал не открывать им ворота.
В конце сентября к Алезии приблизилось огромное галльское ополчение, которое возглавляли Коммий, Виридомар, Эпоредориг и Веркассивеллаун. Его численность, по явно завышенной оценке Цезаря, составляла более 250 000 человек. По оценке же Ганса Дельбрюка, численность войск галлов составляла 50 000 человек[9].
В следующие два дня попытки прорыва укреплений заканчивались в пользу римлян, а на третий день 60-тысячный (по свидетельству Цезаря) отряд галлов напал на римские укрепления на северо-западе, где они были самыми слабыми из-за пересеченной местности. Возглавил этот отряд Веркассивелаун, двоюродный брат Верцингеторикса. Остальные войска совершали отвлекающие атаки, мешая Цезарю стянуть все силы для отражения главного удара. Исход битвы у северо-западных укреплений решили направленные и возглавленные Цезарем резервы, стянутые Титом Лабиеном на фланг 40 когорт, а также обошедшая противника с тыла кавалерия. Галлы были разбиты и бежали.
На следующий день Верцингеторикс вынужден был сложить оружие.
После этого Верцингеторикс был среди прочих трофеев доставлен в Рим, где он провел пять лет в тюрьме, дожидаясь триумфа Цезаря, а после участия в триумфальной процессии в 46 году до н. э. его задушили (по другим данным, он был обезглавлен).
И все же, несмотря на поражение под Алезией, многие галльские племена отказывались признавать верховенство Рима. Но это продолжалось недолго. Уже зимой 51–50 года до н. э. Цезарь рассредоточил свои войска по разным областям Галлии: четыре легиона – в землях белгов, два – на атлантическом побережье, два – в землях эдуев, два – на территории племени лемовиков (в нынешнем Лимузене). Сам Цезарь объехал все завоеванные земли, где он смог убедиться в прочности римского владычества и наградить верных ему людей. В конце зимы 50 года до н. э. Цезарь собрал свои войска в Неметоценне (современный Аррас) на общий смотр, и это ознаменовало собой окончание войны.
