В следующем, 330 году до н. э. Дарий был убит своими приближенными. Александр сурово покарал убийц, распяв сатрапа Бактрии и Согдианы Беса, нанесшего Дарию смертельный удар кинжалом и провозгласившего себя новым царем Артаксерксом IV. Александр объявил себя наследником Дария, который будто успел назначить его таковым перед самой смертью, и принял титул «великого царя» – базилевса. Преследуя убийц Дария, Александр вторгся в Среднюю Азию. Здесь три года ему пришлось воевать со скифами и со среднеазиатскими народностями – согдийцами и бактрийцами. Македонское войско перешло через реку Яксарт и вторглось в землю кочевников-массагетов, но затем вернулось обратно. Чтобы надежнее удержать завоеванное, Александр женился на Роксане – дочери одного из бактрийских сатрапов Оксиарта, и заставил 91 высшего офицера своей армии жениться на представительницах знатных иранских семей. 10 тысяч македонских воинов по инициативе Александра также женились на местных девушках. Александр также взял себе в жены Статиру и Парисатиду, дочерей соответственно персидских царей Дария III и Артаксеркса III. А 30 тысячи иранцев были приняты на службу в греко-македонское войско, усвоили греческую культуру и язык. После покорения Персидского государства Александр попытался завоевать Индию. В битве у реки Гидасп он разбил царя Пора, возглавлявшего индийское государство Паурава. Индийскому царю не помогли и двести боевых слонов. Александру удалось занять Пенджаб, но измученное походом через пустыню его войско отказалось идти дальше, хотя сам Александр рвался за Инд, к последнему Восточному морю. Ни уговорами, ни угрозами не удалось побудить солдат продолжать поход. И от реки Гефасис (Биас) в долине Ганга греко-македонское войско повернуло назад. В 325 году до н. э. Александру пришлось вернуться в Персию. Александр двинулся обратно по долине Инда и дошел до побережья Индийского океана. Далее он решил возвращаться по суше с основной армией, а часть солдат во главе с полководцем Неархом отправил морем. При переходе через Гедройскую пустыню в Юго-восточной Персии войско Александра понесло большие потери от голода, жажды и болезней.
Часть персидских сатрапов, поверив слухам о гибели Александра в Индии, попытались превратить свои провинции в самостоятельные государства. Басилевс их казнил.
В 324 году до н. э. молодые македонские офицеры, недовольные заигрыванием с побежденными иранцами, а также все большим уподоблением Александра восточным владыкам и требованием почитать его как бога, составили заговор против Александра. Заговор был раскрыт, заговорщики казнены благодаря бдительности полиции Александра. Как писал Плутарх, «Александр начал свирепствовать по отношению к своим не как царь, а как враг». Среди жертв оказался один из ближайших соратников Александра полководец Парменион, к которому царь подослал убийц, а его сын Филота, начальник охраны Александра, стоявший во главе заговора, был казнен. Пострадал и друг Александра философ Каллисфен, признанный идейным вдохновителем заговора. Но он, по одной из версий, все же не был казнен, а умер в тюрьме.
В том же 324 году до н. э. Александр стал готовиться к завоеванию Аравийского полуострова, а затем собирался покорить Северную Африку. В его планы входило включить в состав империи также Карфаген, Сицилию, Италию. Флот же должен был обойти вокруг западного побережья Африки. Бывших персидских воинов он обучил македонской тактике и включил в состав своего войска. Однако базилевс заболел малярией и умер в Вавилоне 10 июля 323 года до н. э. Он не назначил официального преемника, а завещал передать власть сильнейшему из своих полководцев. Войско, прощаясь с умирающим царем, прошло через царский зал дворца Навуходоносора II. Там, на возвышении с троном, было поставлено ложе Александра. Тело царя было доставлено в золотом гробу его полководцем Птолемеем в египетскую Александрию и там похоронено, а Птолемей в дальнейшем стал царем Египта.