Сразу с похода бактрийская конница ударила по войскам Антиоха, которые до конца еще не выстроились в правильный боевой порядок. Антиох сумел выдержать натиск первого отряда (гиппархии) бактрийцев. Первых он призвал к оружию две тысячи воинов, "которые в сражениях находились обыкновенно при нем". По-видимому, здесь имеются в виду элитные подразделения селевкидской армии, гвардия Антиоха, царская агема. Неслучайно этот отряд, находившийся в этот момент битвы в меньшинстве, доблестно дал отпор бактрийцам. Сам Антиох в этой первой фазе сражения проявил себя как истинный военачальник, увлекая в бой войска своим личным примером. Поли-бий пишет, что он сражался доблестнее всех (Polyb. X, 49, 7-9).
Во время этого первого столкновения остальным частям войск Антиоха было приказано выстроиться в боевой порядок.
После того как вторая и третья гиппархии бактрийцев ударили по передовому отряду Антиоха, "сирийцы" стали отступать под натиском превосходящего противника. Несмотря на свою доблесть, двухтысячный отряд не мог противостоять десяти тысячам всадников. Однако к этому времени селевкидские пешие войска и конница уже построились в правильный порядок и смогли организованно перейти в наступление (Polyb. X, 49, 10).
Возглавил контрнаступление селевкидский полководец этолиец Панэтол. Антиох со своим передовым отрядом также перешел в наступление. Селевкидская тяжеловооруженная конница смяла бактрийские ряды и принудила бактрийцев, нападавших "нестройной толпой", бежать с поля битвы. Бегство бактрийцев и их преследование со стороны Панэтола продолжалось до того, как они достигли основных войск Евтидема. Конница Антиоха вернулась к Арию, чтобы на берегу этой реки провести ночь (Polyb. X, 49, 11-13).
В итоге поле битвы осталось за селевкидскими войсками. Большинство бактрийцев было истреблено или попало в плен к воинам Антиоха. По окончании битвы Евтидем во главе своего войска укрылся в Бактрах. Однако для Антиоха это сражение также оказалось опасным: под Антиохом пала лошадь от полученной раны, а сам он был ранен в рот и потерял несколько зубов. В целом, несмотря на ощутимый урон, Антиох этому сражению был обязан "славой храброго воина" (Polyb. X, 49, 14-15).
Описание битвы у реки Арий интересно не только с точки зрения полководческих талантов Антиоха III Великого, но и для реконструкции тактики ведения конного боя на больших отрытых пространствах в III-II вв. до н. э. Эта битва показала полное превосходство тяжеловооруженной селевкидской конницы, где основной ударной мощью были тяжеловооруженные всадники, в том числе катафракты, над типичной для кочевников атакой лавой, рассеянным строем легковооруженных всадников, вооруженных дротиками и луками.
Осада Бактр слишком затянулась и продолжалась около двух лет. Поэтому Антиох пошел на переговоры с Евтидемом. Евтидем устрашил Антиоха сообщением о кочевых ордах, которые угрожали границам бактрийского царства. Если бы Антиох низвергнул Евтидема, то эти кочевники быстро воспользовались этим и вторглись как во владения Евтидема, так и в пределы державы Селевкидов (Polyb. XI, 34, 4-7). Помимо этого Евтидем указывал на то, что достоин царского достоинства за истребление потомства Диодота II, который изменил Селевкидам. Поэтому Антиоху не следует лишать Евтидема царства (Polyb. XI, 34, 2-3). Проводил переговоры с Евтидемом его соотечественник Телей из Магнесии, а завершил переговоры с самим Антиохом сын Евтидема Деметрий (Polyb. XI, 34, 8). В 206 г. до н. э. был заключен договор. Антиох сохранил царский титул Евтидему, пообещал выдать одну из своих дочерей за Деметрия. При этом Евтидем предоставил Антиоху продовольствие и боевых слонов и признал себя зависимым от Антиоха (Polyb. XI, 34, 9-10). После столь удачного исхода кампании в Бактрии Антиох, перейдя Гиндукуш, вторгся в Индию (Polyb. XI, 34, 11-12).
Мирный исход переговоров между Антиохом и Евтидемом оказался весьма выгодным для обеих сторон.
Несмотря на то, что Евтидем в данном случае занял пассивную позицию, а Э. Бикерман вообще считает, что для Евтидема это было "актом капитуляции"[16], ему удалось получить право носить царскую диадему от лица правителя державы Селевкидов. Это право дало Евтидему все основания считаться не только легитимным правителем Бактрии и Согдианы среди всех остальных эллинов, но и право окончательно стать фигурой, освободившей страну от официальных посягательств со стороны ближневосточных монархий, как это было со времен Ахеменидов. Данное обстоятельство, без сомнения, привлекло на сторону лично Евтидема местную знать, которая находилась под постоянным страхом потерять свое влияние во время очередного захвата своей страны завоевателями.