Для того чтобы высвободить большую часть своего войска от охраны укреплений и дать им возможность добывать продовольствие и рубить лес, Цезарь устроил на подходах к укреплениям множество ловушек. Выкопали рвы глубиной полтора метра, дно которых было утыкано заостренными сучьями, так что образовалась колючая изгородь. Перед этими рвами выкопали пять рядов круглых ям, в дно которых были воткнуты заточенные колья. Эти ямы солдаты прозвали «лилиями», за сходство с цветком. Ловушки забросали сверху хворостом, чтобы скрыть их от атакующих. А перед «лилиями» зарыли в землю обрубки бревен длиной около тридцати сантиметров, с вбитыми в них зазубренными шипами.

Несмотря на постоянные нападения галлов, римляне дополнили основную линию укреплений, направленную против осажденных, новой и не менее мощной линией, обращенной уже наружу, против ожидаемого извне галльского ополчения. Этот внешний пояс укреплений по окончании работ простирался почти на двадцать восемь километров. Кроме того, по распоряжению Цезаря, внутри всех этих укрепленных линий сосредоточили запас хлеба и фуража на тридцать дней. Таким образом, войско Цезаря, осаждая могучую крепость с большим войском, само хорошо подготовилось к возможной осаде со стороны всегалльского ополчения. Случай в мировой военной истории, прямо скажем, редчайший.

Осада Алезии затянулась более чем на месяц. В осажденном городе начался голод. Высказывались самые различные идеи, вплоть до предложений о капитуляции. Однако было принято компромиссное решение. Всех, кто уже не мог быть полезен при обороне, решено было удалить, уменьшив тем самым число едоков. С женами и детьми, дойдя до римских укреплений, они со слезами на глазах умоляли принять их в качестве рабов, лишь бы их накормили. Но Цезарь категорически запретил караулам пропускать беженцев, а Верцингеторикс не впустил их обратно в лагерь. В результате большинство беженцев просто умерли от голода на узком пространстве между двумя линиями укреплений.

К исходу месяца осады к укреплениям Алезии подошло гигантское, числом почти в двести тысяч человек, галльское ополчение. Во главе его стояло четверо командующих, в их числе атребат Коммий и двоюродный брат Верцингеторикса по имени Веркассивеллаун. Осажденные воспрянули духом, и все их силы снова были выведены из города. Дважды в течение ближайших дней римские укрепления были атакованы как войсками Верцингеторикса, так и прибывшим им на помощь ополчением. Но оба раза римляне стойко оборонялись.

Третье сражение оказалось решающим. Веркассивелаун с шестидесятитысячным войском начал массированную атаку, пытаясь поразить обнаруженные галлами слабые места в римских укреплениях. Одновременно с ним с внутренней стороны укреплений ударил Верцингеторикс. Цезарь отправил конницу к тому месту, где действовали войска Веркассивелауна. Сам же Цезарь выступил с контратакой против воинов Верцингеторикса и оттеснил их за укрепления. После этого он вместе с тринадцатью кавалерийскими когортами (около шести тысяч человек) неожиданно напал на внешнюю армию галлов, которая запаниковала и начала отступление.

Римляне одержали полную победу. Цезарю принесли семьдесят четыре захваченных знамени. Многие вожди галльского ополчения или погибли в этом бою, или были взяты в плен. Но самым главным результатом победы следует считать то, что буквально в тот же день началось повальное бегство из галльского лагеря, а по существу, развал всего огромного ополчения. На следующий день капитулировал Верцингеторикс, поскольку Цезарь потребовал его обязательной выдачи. Любитель эффектных подробностей Плутарх очень красочно описывает сцену сдачи Верцингеторикса. Он рассказывает, что галльский главнокомандующий надел на себя лучшее оружие, богато украсил коня и, объехав вокруг возвышения, на котором сидел Цезарь, сорвал с себя все доспехи и молча сел у его ног. Галльский вождь был взят под стражу, отвезен в Рим, заключен в тюрьму, где ему и пришлось шесть лет прождать триумфа Цезаря лишь для того, чтобы быть проведенным в процессии в качестве живого трофея, а вслед за тем подвергнуться казни.