В Фессалии Архелай соединился со свежими подкреплениями, приведенными Таксилом и фракийцем Дромихетом. Это новое войско поставило в затруднительное положение стоявший в Фессалии легион Луция Гортензия. Фермопильский проход из Фессалии в Беотию был перекрыт понтийцами, однако Гортензия спасла помощь местных жителей, показавших ему обходную тропу, ту самую, что когда-то помогла персидскому царю Ксерксу окружить в Фермопилах храбрых спартанцев и их немногочисленных союзников. Соединившиеся армии римлян Архелай постоянно провоцировал на сражение, но Сулла до середины весны избегал столкновений, полагая момент неблагоприятным. Постоянно маневрируя, Архелай очутился возле города Херонея. Сулла, следующий по пятам, решил, что лучше места для битвы не найти и обосновался на большом холме неподалеку.
Вид понтийского войска внушал римлянам большой страх, против которого Сулла нашел оригинальное средство: он заставил солдат копать ров, отводя русло реки Кафис. Бессмысленная, на первый взгляд, работа, занимала все мысли римлян. Одновременно массово распространялись слухи о знамениях, сулящих успех.
Решившись на сражение, Сулла внял совету двух граждан Херонеи, предложивших провести римлян в тыл понтийцам. Обходной маневр поручили трибуну Эрицию. Легионы построились для сражения. Сулла возглавил правый фланг, доверив Луцию Мурене левый.
Неожиданное появление отряда Эриция, ударившего в спину понтийцам, повергло их в смятение. Бегущие расстроили ряды готовящейся к бою фаланги. Воспользовавшись этим, Сулла атаковал. Основные силы Архелая оказались зажатыми в тиски, но сам стратег еще не был сломлен. Таксил, стоящий против трех легионов Мурены, попытался нанести фланговый удар, замеченный Гортензием, легион которого был самым крайним. Легат попытался перехватить противника, но две тысячи понтийских всадников оказались сильнее и смогли оттеснить римлян к склонам горы, отрезав от основных сил. Сулла, который находился на возвышении и мог отслеживать ход всей битвы, взяв мобильный резерв, ринулся на выручку, оставив вместо себя Луция Базилла. Окружение римлян расстроилось, однако положение левого фланга все еще оставалось весьма непростым. Некоторое время Сулла колебался, не зная, где его присутствие нужнее, но все же решил вернуться на правый фланг своего войска.
Это и решило дело. Понтийцы на этом фланге уже выдохлись, а римляне устояли. Появление резерва придало им новые силы. Понтийцы побежали. Вскоре и Мурена перешел в наступление.
Понеся огромные потери, Архелай стремительно отступал. Таксила царь и вовсе отозвал в Азию, где тому вскоре пришлось вновь испить горькую чашу поражения, на этот раз наполненную Фимбрией. Сулла, отпраздновав победу, двинулся в Македонию, где, как раз в это время, появились легионы Флакка, но почти достигнув марианцев, полководец был вынужден повернуть назад. Ситуация резко изменилась: в тылу римлян высадились внушительные подкрепления от Митридата, ведомые стратегом Дорилаем.
Флакк, от близости Суллы не выползавший из отхожего места, воспрял духом и двинулся к Боспору.
Дорилай рвался в бой, не слушая ничьих предостережений, однако, после столкновения передовых отрядов у местечка Тилфоссия, пыл его несколько охладился, и он принял стратегию затягивания войны.
А Сулле медлить было нельзя. Ресурсы его стремительно иссякали, поэтому он решился на новую битву в неблагоприятных условиях.
В последние дни лета армии, вернувшиеся в Беотию, сошлись у города Орхомен, на равнине, где Сулла ничего не мог противопоставить понтийской тяжелой коннице. Нужно было во что бы то ни стало измыслить способ лишить Архелая преимущества, и Сулла приказал солдатам копать глубокие оборонительные рвы, в шесть локтей шириной. Архелай, поняв замысел римлян, немедленно атаковал.
Конная лава смела работавших римлян и когорты побежали. В отчаянии Сулла, схватив Орла, бросился на врага, крича солдатам: "Где предали вы своего императора? При Орхомене!" Его появление на поле боя остановило панику. Спешно подошедшие на помощь свежие силы помогли отбросить врага.
Римляне снова принялись рыть канавы, а понтийцы опять попытались помешать этому. Во второй атаке погиб пасынок Архелая, молодой Диоген. Сражение остановила ночь.