恺撒深深明白要实现自己的政治野心，还需要更多的业绩和实力。于是他看中了高卢行省，出任该地总督，将其作为自己的发展基地。古代高卢在地理环境上通常以阿尔卑斯山为界，分为山南高卢和山北高卢两部分。山南高卢在公元前3——2世纪之交归入罗马版图，作为罗马的一个行省。而山北高卢则处于罗马控制之外，居住着自由的高卢人。山北高卢地域辽阔，土壤肥沃，物产丰富，人口众多，征服这里是恺撒多年来的梦想。恺撒上任后，以4个军团的兵力，利用高卢本地各部落之间的矛盾，分化瓦解，步之蚕食，逐渐征服了高卢全境。
恺撒在高卢的胜利大大刺激了庞培和克拉苏的贪欲。公元前56年，三头为巩固其政治联合在伊达拉里亚北部的路卡举行会议，决定恺撒续任高卢总督5年（公元前54年——公元前49年），庞培和克拉苏出任公元前55年执政官，任满后庞培出任西班牙总督5年，克拉苏则为叙利亚总督5年。三头都在为自己积蓄力量。克拉苏在东方轻敌冒进，于公元前53年在帕提亚被杀。三头从此剩下两头。
早在三头掌权之初，恺撒就与元老院关系不睦，他曾指使保民官克劳狄指控以西塞罗为首的元老贵族在挫败喀提林阴谋时，未经审判就处死了罗马公民，致使西塞罗被放逐。克拉苏死后，恺撒在高卢继续扩张，将罗马疆域扩展到今天法国北部和比利时地区，并渡过莱茵河，深入日耳曼，还两度侵入不列颠。他把在高卢的业绩写成《高卢战记》一书，为自己树碑立传。恺撒在高卢的势力迅速膨胀，引起元老院的恐慌。元老院遂与庞培联合，拥戴庞培当上了史无先例的“单独执政官”。公元前50年，元老院和庞培决定，恺撒应在下一年总督届满时交出兵权并解职回国。恺撒闻讯，毅然率领身边仅有的一个军团，跨过卢比孔河，进军罗马。庞培和元老院猝不及防，逃往希腊。在公元前48年的法萨卢战役中，恺撒彻底击败庞培，庞培逃至埃及被杀，恺撒追至埃及，趁机干预托勒密王朝的王位之争，扶立美丽的克莱奥帕特拉为埃及女王。公元前46年——公元前45年，恺撒又平定了庞培在非洲和西班牙的残余势力，从而胜利地结束了内战。
公元前48年，恺撒被选为终身保民官，并担任5年执政官。公元前45年，又被宣布为终身独裁官。继苏拉之后，恺撒又一次建立了独裁统治，这时的罗马共和制已经名存实亡了。恺撒掌权期间，彻底改组了元老院，将元老的数目增至900人，使元老院成为他的统治工具。恺撒还采取了许多新措施以巩固自己的统治，包括：增加行政官员数目，提高行省地位，扩大罗马公民权范围，建立移民城市以安置老兵和贫民等等。