Около середины дня молодой царь, которому только что исполнилось 23 года, объехал на коне тщательно выровненный на значительном расстоянии от реки фронт своего войска и обратился к военачальникам с громкими словами ободрения, а затем занят позицию на стыке правого фланга и центра, напротив колесницы Дария. Александр начал атаку с места в карьер. Несмотря на утверждения Харета Митиленского, управлявшего двором Александра, сомнительно, чтобы тот мерился силой непосредственно с Дарием и чтобы Царь Царей, превосходный стрелок из лука, собственноручно ранил молодого и порывистого македонянина. Наделе же «в письме с рассказом о сражении, которое Александр направил окружению Антипатра (регента Македонии)… говорится лишь, что он получил удар мечом в бедро и что эта рана (уже третья после его восшествия на престол) не имела тяжелых последствий» (Плутарх «Александр», 20, 9). Тяжелая македонская кавалерия решила успех дела: уже при первом соприкосновении левое крыло персов было опрокинуто. В центре македонская фаланга, на мгновение разорванная в связи с необходимостью преодолеть водную преграду, вступила в затяжную схватку с греческими наемниками Дария, пока на этих последних не обрушился с фланга Александр. У воды фессалийские конники между тем мало-помалу подались под натиском персов, однако бегство Дария и его людей вынудило кавалерию Великого Визиря выпустить добычу из рук. За сражением последовала продолжавшаяся до ночи погоня, захват стана Дария и дележ добычи. Пленниками Александра стали мать Великого царя, его жена, сестра, двое дочерей и шестилетний сын Ох; по отношению к ним Александр проявил немалую предупредительность, ведь они были куда более ценным приобретением, чем найденное в шатрах царское золото.
Но эта битва, столь шумно воспетая впоследствии и изображенная в красках Филоксеном Эритрейским (копией его картины является мозаика из Помпеи, находящаяся в Неаполитанском музее), была успешна лишь наполовину. Дарию, который бросил на равнине Исса и в ущельях Амана свою колесницу, обоз и несколько тысяч убитых, удалось спастись от победителя бегством. С ним ускользнули от погони по меньшей мере 4 тысячи персидских всадников под командованием наиболее деятельных военачальников, среди которых, возможно, был и Набарзан. Пустившись по северной царской дороге, они обосновались в Каппадокии и Пафлагонии, то есть в областях, расположенных в центре Анатолийского нагорья, к северу и востоку от него, — в тех, которые в ноябре 333 года все еще оставались по сути вне сферы македонского контроля. Здесь они начали набор войска и через несколько месяцев оказались во главе значительных сил, готовых отвоевать обратно всю Малую Азию к западу от Галиса, между тем как в Европе спартанский царь Агис сплачивал антимакедонскую коалицию. Оставшиеся в живых после Исса греческие наемники предпочли Александру Дария.
Все, что осталось от македонского флота и флота союзников, призванных в 333 году, чтобы освободить проливы и спешно прикрыть берега Фракии и Македонии, не могло противостоять громадному кипро-финикийскому флоту перса Фарнабаза, который овладел Милетом и островами Хиосом, Андросом, Сифносом. На протяжении осени 333 года три главных полиса Греции — вновь отстроенные Фивы, пощаженные Афины, независимая Спарта — отправили посольства в Дамаск. Они хотели объединиться с Дарием против Александра. То был критический момент: македонское командование находилось в полном смысле слова на перекрестке четырех дорог — следует ли повернуть обратно, двигаться на юг, преследовать Дария или идти выручать Грецию? Был избран путь на юг.