Теперь у Цезаря в руках были и царь, и царица, отношения с которой потихоньку переходили в любовные, ведь более всего он ценил в людях разум. Римлянин публично примирил Птолемея с сестрой, и они снова стали соправителями согласно воле отца. Однако александрийцы, подстрекаемые Потином, все так же неприязненно относились к чужаку, и некоторое время спустя армия юного строптивого царя двинулась на город. Для Цезаря это означало новую войну – Александрийскую, как ее потом назвали, – в которой ему пришлось биться в лабиринте улиц египетского города во главе войска, сильно уступавшего противнику в численности. Другие его легионы в это время только шли в Египет через Сирию и находились еще далеко. Забаррикадировавшись с небольшой армией в городском квартале рядом с Большой гаванью, он мог сдерживать продвижение вражеских солдат, но не мог вернуться с воинами на корабли. Он сжег александрийский флот, оставленный в гавани без защиты, и тем открыл для себя путь отступления по морю. Как раз тогда и загорелось несколько складов с зерном и папирусными свитками (вероятно, это были книги, подготовленные для вывоза из Александрии), расположенных у гавани, и погибло множество бесценных сочинений – 40 тысяч, по словам Ливия. Похоже, именно этот пожар и дал начало легенде, распространившейся через несколько поколений, что великая Александрийская библиотека была сожжена.
Войска, поддержанные горожанами, возмущенными присутствием римлян, получили вождя, когда к ним бежали Птолемей XIII и его сестра Арсиноя. В этой ситуации Клеопатра была полностью на стороне любовника и не преминула казнить своего вечного противника Потина руками благоволившего к ней Цезаря. Повстанцы были разбиты 15 января 47 года до н. э. у Мареотийского озера, а бежавший с поля битвы царь Птолемей утонул в Ниле. Арсиноя попала в плен и была с позором проведена с другими трофеями в триумфе Цезаря. Она пыталась просить сестру о помощи, но Клеопатра никогда не была милостива к проигравшим.
Так Клеопатра, тут же формально сочетавшаяся браком с другим своим малолетним братом, получившим имя Птолемея XIV, фактически стала полновластной правительницей Египта под римским протекторатом, гарантией которого были оставленные в Египте три легиона. Цезарь и Клеопатра в честь общей победы совершили совместное торжественное плавание по Нилу, в котором их корабль сопровождали еще 400 судов. За это время юная царица сумела окончательно обольстить и покорить римлянина. Вскоре после отбытия Цезаря из Египта у Клеопатры родился сын (23 июня 47 года до н. э.), которого назвали Птолемеем Цезарем, но в историю он вошел под данным ему александрийцами прозвищем – Цезарион. Утверждали, что он был очень похож на Цезаря и лицом, и осанкой.
Однако Цезарь недолго вытерпел без прекрасной царицы – уже через год он вызвал в Рим Клеопатру с братом. Формально – для заключения союза между Римом и Египтом. Клеопатра жила на вилле Цезаря, утопавшей в садах деревья на берегу Тибра. Там она принимала знатных римлян, спешивших засвидетельствовать ей свое почтение. Республиканцев это возвышение «эллиноазиатки» привело в крайнее раздражение и стало одним из поводов для устранения Цезаря. Ходили слухи, что Цезарь собирается взять Клеопатру своей второй женой и перенести столицу в Александрию. Сам Цезарь приказал поместить позолоченную статую Клеопатры у алтаря Венеры Прародительницы (мифического предка рода Юлиев, к которому он принадлежал). Тем не менее официальное завещание Цезаря не содержало никаких упоминаний о Цезарионе, которого, следовательно, он не решился признать своим сыном.
Цезарь был убит в результате заговора 15 марта 44 года до н. э. Клеопатре, одной из причин этой трагедии, пришлось бежать в Александрию. Вскоре после этого умер 14-летний Птолемей XIV. По утверждению Иосифа Флавия, он был отравлен сестрой: рождение сына дало Клеопатре формального соправителя. По другим источником, юноша добровольно покончил с собой. Но в любом случае Клеопатра вновь стала единовластной правительницей, регентом при малолетнем сыне.
Царица умело лавировала между двумя враждующими партиями – противников Цезаря и его сторонников – Антонием и Октавианом, никому не отказывая в помощи, но и не увязая в ней излишне. Республиканцы проиграли борьбу. Правителем азиатских провинций Рима стал Марк Антоний. Выяснилось, кто был нынче силой в этом мире, и Клеопатра сделала свой ход.
Говорят, что Марк Антоний познакомился с юной Клеопатрой, когда командовал конницей, участвуя в восстановлении на престоле Птолемея XII в 55 году до н. э. Они могли познакомиться и во время пребывания царицы в Риме, однако до встречи в 41 году до н. э. они, по-видимому, плохо знали друг друга.