Цезарь не пожелал пропустить беженцев, и этим несчастным пришлось умирать с голоду на ничейной земле между соперничающими армиями. Что было причиной подобной жестокости — боязнь, что в суматохе неприятель может предпринять атаку, или желание деморализовать галлов ужасным зрелищем, Цезарь не уточняет.

Вскоре на помощь осажденным прибыла огромная армия и расположилась лагерем на возвышенности на расстоянии мили от римлян. На следующий день она выстроилась на равнине, и осажденные могли разглядеть ее совершенно отчетливо. Кавалерия растянулась примерно на три мили, а пехота расположилась позади нее. Верцингеториг вывел своих бойцов из лагеря и города, и они начали забрасывать участки широкого рва в четырехстах шагах от римских рядов. Цезарь разделил свои войска, чтобы противостоять атаке на обоих направлениях, а затем послал кавалерию вступить в бой с галльскими всадниками.

Однако среди галльской кавалерии были рассредоточены незамеченные поначалу небольшие группы лучников и метателей дротиков. Их неожиданные залпы нанесли потери вспомогательным римских войскам. Когда часть римских всадников была оттеснена, освободительная армия и осаждаемые воины испустили ликующий крик. Во время боев между кавалерийскими отрядами всадники часто отступали, а затем снова быстро собирались и устремлялись вперед, и это столкновение не стало исключением. Оно продолжалось спорадически большую часть дня. Германские кавалеристы Цезаря снова доказали свое превосходство над галльскими всадниками и, предприняв завершающую атаку, обратили врага в бегство. Легкая пехота галлов, оставшаяся без кавалерии, почти вся погибла.

На следующий день сражения не было, так как галлы готовили лестницы, чтобы взбираться на стены, и фашины, чтобы забрасывать рвы. Главная атака была предпринята в полночь, и ее начала пришедшая на помощь галльская армия. Шум боя возвестил о ее подходе Верцингеторигу. Он немедленно приказал протрубить сигнал к бою. Галлы потоком хлынули в атаку, лавируя между препятствиями и заполняя рвы фашинами, а пращники, лучники и метатели дротиков начали обстреливать укрепления римлян, чтобы отогнать легионеров. Римляне ответили залпом дротиков и камней, которые собрали заранее и держали наготове, и огнем из своих «скорпионов» с башен. Сражение было ожесточенным и беспорядочным, ибо действовать в темноте было затруднительно, но два легата Цезаря — одним из которых был Марк Антоний — отвели войска от фортов, которым непосредственно ничто не угрожало, чтобы помочь легионерам на тех участках, где натиск был особенно силен. Обе галльские атаки были в конечном счете отбиты.

На следующее утро пришедшая на помощь армия сосредоточила основные усилия на штурме наиболее уязвимого участка римлян, на форте, расположенном на пологом северном холме. Форт охраняли два легиона, но сама позиция давала мало преимуществ защитникам. Отборный отряд галлов — как пишет Цезарь, численностью 60 000 — двинулся перед рассветом и спрятался за холмом на позиции, заранее намеченной разведчиками. Отсюда было удобно начать атаку на этот форт. Она началась в полдень, в то время как отряды воинов предприняли ложные атаки на другие укрепления римлян. Верцингеториг не имел возможности связаться с пришедшими ему на помощь войсками и приказал своим солдатам выступать, увидев, как галльская армия идет в атаку.

Цезарь направился к месту, с которого имелся хороший обзор, — укрепления повторяли холмистый рельеф местности — и принялся руководить ходом боя. Всякий раз, когда он видел, что какой-либо участок подвергается сильному давлению, он направлял туда резервы. Самая большая опасность угрожала форту на холме, и так как галлам удалось закидать защитные рвы фашинами и даже миновать значительную часть кольев и ям, прорыв казался неминуемым. На этот раз полководец послал Лабиена во главе шести когорт на помощь двум легионам, оборонявшим форт. Этому доверенному легату была предоставлена большая свобода действий. Цезарь позволил ему командовать по своему усмотрению и даже отступить, если легат сочтет, что позицию не удержать. Сам полководец также двинулся вдоль укреплений, подбадривая легионеров, отбивавших натиск врага.

Солдатам Верцингеторига, осознающим отчаянную необходимость связаться с пришедшими им на помощь войсками, удалось оттеснить большинство защитников на одном из участков стены шквалом метательных снарядов. Галлы наступали, и некоторые уже начали инструментами разрушать земляную стену. Цезарь приказал Дециму Бруту с несколькими когортами отогнать их назад. Вскоре еще одному легату, Гаю Фабию, выделили резервы и велели усилить этот участок. Наконец Цезарь сам стал во главе когорт, часть которых он взял с форта, не испытывавшего сильного давления. Он приказал части кавалерии покинуть выехать через ворота укреплений вдали от сражения, объехать внешние укрепления по широкой дуге и скакать к лагерю на холме, чтобы ударить штурмующим в тыл.

Сам Цезарь повел остальных солдат на помощь осажденному форту. Лабиен, которого сумели оттеснить от стены форта, организовал прочный боевой фронт внутри из своих собственных солдат и всех, кого удалось собрать. Битва подошла к решающему моменту. Предоставим слово самому Цезарю:

На следующий день стало ясно, что римляне добились окончательной победы, когда в лагерь Цезаря явились послы галлов и приняли его требование о сдаче без всяких условий. Цезарь сидел на своем месте перед валом, куда каждый из вождей приходил к нему, чтобы сдаться. Как пишет Плутарх, Верцингеториг, облаченный в свои прекрасные доспехи, приехал на своем лучшем боевом коне. Проведя своего скакуна перед возвышением, на котором расположился Цезарь, вождь галлов спешился, сложил оружие и сел на траву, ожидая, когда его уведут.

Число пленных было огромным — каждый солдат в римской армии получил пленника, чтобы продать его как раба. Это существенно увеличило и без того большое количество пленных, захваченных легионерами Цезаря во время предыдущих кампаний. Плиний считал, что более миллиона людей было продано в рабство в результате завоеваний в Галлии и еще столько же убито. Цезарь отправился в свою провинцию, обремененный долгами, но прибыль от его кампаний не только позволила ему рассчитаться с кредиторами, но и сделаться одним из самых состоятельных людей в республике. Сенат назначил двадцать дней молебствий в честь победы над Верцингеторигом.