Akibat pengepungan ini, keadaan di Alesia menjadi semakin buruk. Dengan 80,000 tentera ditambah penduduk asli, terlalu banyak manusia terkurung dalam plato dan berebut makanan yang sedikit. Mandubii memutuskan untuk mengeluarkan anak-anak dan wanita dari (citadel), dengan harapan bisa menyimpan makanan untuk pejuang. Ia berharap Caesar akan membuka ruang untuk membiarkan anak-anak dan wanita lewat. Ini juga merupakan kesempatan bagi menerobos garis Romawi. Tetapi Caesar memutuskan untuk tidak memberikan jalan bagi rakyat ini dan dibiarkan kelaparan di tanah antara dinding kota dan dinding kepungan. Nasib buruk mereka menurunkan moral pasukan di dalam kota.
Vercingetorix berusaha untuk membakar semangat pasukannya, tetapi tetap harus berhadapan dengan keinginan menyerah di kalangan pasukannya. Tetapi pasukan bantuan sampai pada saat yang tepat dan membangkitkan harapan pasukan Gallia yang terkepung.
Pada akhir September, suku Gallia di bawah pemerintahan Commius, menyerang dinding contravallation Caesar. Vercingetorix turut mengarahkan serangan secara serentak dari sebelah dalam. Tapi tidak satupun serangan ini yang membuahkan hasil. Hingga menjelang matahari terbenam pertempuran berhenti.
Besoknya serangan Gallia dilakukan pada waktu malam. Kali ini mereka lebih berjaya dan Caesar terpaksa melepaskan sebagian garis kubu pertahanannya. Hanya tindakan antisipasi pasukan berkuda di bawah pemerintahan Marcus Antonius dan Gaius Trebonius yang menyelamatkan keadaan. Dinding sebelah dalam juga diserang, tetapi kehadiran parit, yang terpaksa dilewati pengikut Vercingetorix, menghalangi mereka sehingga mennggagalkan serangan kejutan. Tetapi pada saat ini keadaan pasukan Romawi juga terdesak. Mereka sendiri terkepung, sehingga makanan terpaksa dijatah dan tenteranya hampir letih.
Pada keesokkan harinya, 2 Oktober, Vercassivellaunus, sepupu Vercengetorix, melancarkan serangan besar-besaran dengan 60,000 orang, berkonsentrasi pada kelemahan di kubu pertahanan Romawi (lihat tanda lingkaran di peta). yang meskipun disamarkan Caesar, tetapi tetap berhasil ditemukan Gallia. Di daerah ini tembok tidak dapat dibangun karena kondisi alam yang tidak memungkinkan. Serangan dilakukan pasukan Vercingetorix secara bersama yang mendesak dari setiap sudut dari arah tembok pertahanan dalam.
Caesar mempercayai displin dan keberanian tenteranya dan mengeluarkan perintah menjaga tembok pertahanan. Dia sendiri berkuda di sekeliling kepungan guna menaikkan semangat legiuner. Pasukan berkuda Labienus ditugaskan mendukung pertahanan kawasan di tempat yang garis pertahanannya ditembusi. Dengan tekanan yang terus meningkat, Caesar terpaksa melakukan balasan dari serangan bahagian dalam dan berhasil memukul mundur pasukan Vercingetorix.
Pada saat ini area yang dipertahankan oleh Labienus hampir roboh. Caesar memutuskan untuk mengambil tindakan nekad dan membawa 13 cohort pasukan berkuda (sekitar 6,000 orang) untuk menyerang pasukan bantuan 60,000 dari belakang. Tindakan ini mengejutkan kedua pihak yang sedang bertempur. Di sisi Labienus, melihat pimpinan mereka berani mengambil risiko, menggandakan usaha mereka sementara suku Gallia menjadi panik dan mencoba mundur.
Seperti yang biasa terjadi di pertempuran lain, pasukan musuh yang mundur dalam keadaan kacau menjadi mangsa mudah bagi pasukan Romawi yang berdisplin tinggi. Suku Gallia yang mundur dihancurkan, dan Caesar dalam Commentaries menulis bahawa hanya faktor kelelahan orang-orangnya saja yang menyelamatkan suku Gallia dari pemusnahan.
Di Alesia, Vercingetorix menyaksikan kekalahan pasukan bantuan. Berhadapan dengan kelaparan dan moral yang rendah, dia terpaksa menyerah tanpa pertempuran akhir. Pada hari berikutnya, pemimpin Gallia dengan terhormat menyerahkan senjatanya kepada Julius Caesar, mengakhiri pengepungan Alesia.
Akhir pertempuran
Alesia terbukti mengakhiri pemberontakan massal dan terorganisir terhadap penjajahan Romawi di Gallia. Wilayah tersebut ditundukkan secara penuh menjadi jajahan Romawi dan akhirnya dibagi menjadi wilayah-wilayah administratif yang lebih kecil. Pemberontakan lain baru terjadi pada abad ke 3 di Kerajaan Gallia.
Pasukan pertahanan Alesia dijadikan tawanan termasuk pula pasukan bantuan yang masih selamat. Sebagian dijual sebagai budak atau dijadikan pembantu di legiuner Caesar, kecuali yang berasal dari suku Aedui dan Averni, yang dibebaskan dan diampuni demi mempertahankan aliansi dengan kedua suku penting ini.
Bagi Caesar, Alesia merupakan kemenangan tersendiri yang besar, baik dari segi militer dan politik. Senat Pompey dan Cato memengaruhi untuk menetapkan 20 thanksgivinguntuk kemenangan ini, tetapi menolak penghormatan bagi Caesar untuk melakukan arakan triumvirat kemenangan Romawi, sebuah pengakuan atas prestasi terbesar bagi Jenderal manapun. Akibatnya ketegangan politik meningkat, dan dua tahun kemudian, pada 50 SM, Caesar menyeberangi Rubicon, yang memulai perang saudara Republik Romawi pada 49 SM hingga 45 SM, yang dimenanginya.
Setelah dipilih sebagai konsul, untuk setiap tahun-tahun perang, dan kemudian diberikan beberapa kekuasaan diktatorial sementara Caesar akhirnya dijadikan dictator perpetuus(diktator seumur hidup), oleh senat Romawi pada tahun 44 SM. Penghormatan dan kekuasaannya yang terus meningkat melemahkan tradisi republik Romawi, dan akhirnya menyebabkan runtuhnya Republik Romawi dan dimulainya masa Kerajaan Romawi.
Komandan pasukan berkuda Caesar akhirnya terpecah dalam beberapa haluan. Labienus menyeberang kepada faksi Optimates ("orang baik"), faksi aristokratik konservatif dalam perang saudara, dan terbunuh dalam Pertempuran Munda pada tahun 45 SM. Trebonius, salah seorang letnan Caesar yang paling dipercaya, dilantik sebagai konsul oleh Caesar pada tahun 45 SM sebelum akhirnya menjadi salah seorang senator yang terlibat dalam pembunuhan Caesar pada peristiwa Ides of March (15 Maret 44 SM).Dia sendiri dibunuh setahun berikutnya.
Antonius tetap setia kepada Caesar. Dia dijadikan wakil utama Caesar, sebagai Master of the Horse, dan ditugaskan di Itali dalam perang saudara. Pada tahun 44 SM dia dipilih sebagai rekan consular Caesar. Setelah pembunuhan Caesar, Antonius mengejar pembunuh Caesar dan ikut dalam pemilihan kekuasaan tertinggi bersama Octavian (kemudian menjadi Caesar Augustus). Awalanya ia membentuk aliansi dengan Octavian (dan Marcus Aemilius Lepidus) dalam Triumvirat Kedua, namun kemudian dikalahkan oleh Octavian dalam Pertempuran Actium pada tahun 31 SM. Bersama sekutunya dan kekasihnya ratu Cleopatra dia lari ke Mesir, di mana mereka bunuh diri pada tahun berikutnya.
Vercingetorix dijadikan tahanan dan dilayani dengan penghormatan kebangsawanan selama lima tahun berikutnya, sementara menunggu dipamerkan dalam perayaan triumvirat Caesar. Seperti biasanya tradisi untuk ketua musuh yang ditawan dan diarak, pada akhir perarakan kemenangan dia dibawa ke Tullianum (dikenal juga sebagai Penjara Mamertine) dan dihukum mati.
Beberapa Isu dalam penelitian sejarah
Bertahun-tahun lokasi pertempuran sebenarnya tidak diketahui. Teori berlawanan mulanya menumpu kepada dua kota, Alaise di Franche-Comté dan Alise-Sainte-Reine di Côte-d'Or. Raja Napoleon III dari Perancis mendukung pendapat kedua dan pada masa 1860an membiayai penggalian yang mencari bukti yang mendukung teori adanya perkemahan Romawi di kawasan tersebut. Dia lalu mendirikan patung Vercingetorix di puing yang baru ditemui.
Bagaimanapun, dalam ilmu pengetahuan ketidakpastian adalah abadi. Topografi Alise-Sainte-Reine dianggap tidak mendukung gambaran Caesar. Sebagai contoh, tempat tersebut terlalu kecil untuk menempatkan 80,000 orang infantari Gallia, dan hingga 10,000 lebih pasukan berkuda dan penduduk. Teori baru meyakini lokasi pertempuran di Chaux-des-Crotenay di pintu masuk pergunungan Jura. Penyelidikan di Chaux-de-Crotenay memberikan gambaran sistem pertahanan Romawi lengkap yang serupa dengan gambaran Caesar mengenai tempat tersebut. Tetapi bagaimanapun, penyelidikan arkhaelogikal tetap diperlukan untuk menetapkan dengan tepat lokasi Alesia.
Dalam komik Asterix ("Asterix dan Perisai dari Averna"), ketidakpastian lokasi Alesia secara humoris digambarkan sebagai salah satu kebanggan kaum Gallia yang tidak pernah mengakui kekalahannya dari Caesar. Seluruh penduduk Gallia tidak pernah mengakui adanya peristiwa Alesia dan bahkan menolak anggapan tahu lokasi Alesia tempat pertempuran itu terjadi (dan secara tidak langsung menolak mengakui kekalahan tersebut terjadi).
Jumlah tepat mengenai ukuran pasukan yang terlibat dan jumlah korban sukar diketahui. Jumlah-jumlah seperti ini biasanya tidak lebih dari propaganda, dan biasanya diragukan. Caesar, dalam De Bello Galliaonya, memberi rujukan satu juta tentara bantuan Gallia. Kemungkinan besar hal ini hasil pemalsuan untuk memperbesar rasa kemenangan di pihak Romawi. Sayangnya, catatan tunggal mengenai hal tersebut datang dari Romawi dan bisa dianggap berat sebelah. Ahli sejarah modern biasanya lebih mempercayai jumlah antara 80,000 hingga 100,000 orang.
Fakta yang bisa dipercayai adalah setiap tentara dalam legion Caesar mendapat seorang Gallia sebagai budak, yang berarti sekurang-kurangnya 40,000 tahanan, sebagian besar dari pasukan yang dikepung. Pasukan bantuan kemungkinan hilang atau dibunuh, sebagaimana tentara lain yang kehilangan perintah dan mundur, akan sekaligus dimusnahkan pasukan berkuda Romawi.
