Расположенный на вершине высокого холма, омывавшегося двумя реками, галльский лагерь казался неприступным. Только длительная осада могла бы сломить галлов. Цезарь заставлял солдат работать по 16 часов в сутки, и вскоре город был опоясан линией валов, отрезавших осажденных от внешнего мира. Незадолго до этого Верцингеториг приказал своим всадникам покинуть город: для защиты лагеря конница была не нужна, а продукты питания необходимо было экономить. Всадники, разъехавшись по всей Галлии, вскоре собрали большую армию добровольцев, которые и поспешили на выручку Верцингеторига.
Приближение вражеской армии, в несколько раз превосходившей осажденную в Алезии, ставило римлян в затруднительное положение. Цезарь хорошо понимал, что для того, чтобы не выпустить Верцингеторига, ему придется сражаться на два фронта. Теперь надо срочно строить оборонительную линию, за которой можно было укрыться от приближающегося ополчения врага. Галлы могли сосредоточить все силы на одном каком-либо участке, в то время как римлянам придется держать оборону и на внешней, и на внутренней линиях укреплений. Недостаток в воинах следовало возместить превосходством техники. Три широких рва, промежуток между которыми не превышал 100 метров, следовали один за другим. За рвами высился вал, укрепленный частоколом, за которым могли укрыться оборонявшие крепость стрелки. Через каждые 25 метров на валу были построены многоэтажные башни с расположенными там метательными орудиями для перекрестного обстрела. Перед рвами в землю были вкопаны стволы деревьев, сучья которых переплетались между собой, образуя густую колючую сеть. Пять рядов таких заграждений шли вплотную один за другим. В поле перед ними были вырыты прикрытые землей ямы-ловушки, на дне которых торчали кверху острые колья и крючья.
Строительство мощной линии обороны потребовало шести недель напряженного труда, но когда галльское ополчение, наконец, подошло к Алезии, римляне легко отразили два первых приступа. Третий приступ едва не окончился взятием римского лагеря, но римская конница, зайдя в тыл галлам, неожиданно напала на них. После ожесточенной схватки галлы обратились в бегство. Конница преследовала и уничтожала беглецов. После этой неудачи галлы потеряли всякую надежду на победу. Галльское ополчение разошлось по домам, а вскоре сдался и Верцингеториг. Цезарь не пощадил вождя галлов: почти шесть лет его держали в тюрьме, чтобы провести в триумфальном шествии на потеху римской толпе, а затем казнить.