然而在高加米拉战役前发生的一起天文现象，就已经决定了这场战役的结果。古典史料记载，在战役爆发前11天出现了月食现象。现代科学家经过计算，将这次月食时间定为公元前331年9月20日。古巴比伦“天文日记”这样记载：“大流士5年乌吕卢月第13天有月全食，月亮完全变黑，挡住了木星，四指以外的土星可见。月食完全时，西风劲吹；月亮重现时转为东风。”

月食发生时，马其顿大军刚刚渡过底格里斯河，而波斯大军正在南面100公里的地方严阵以待。古典史料记载，当晚马其顿大营乱成一团，马其顿士兵奔走呼号，埋怨亚力山大把他们带到天涯海角，攻打别人的国度，导致天神盛怒，遮掩了月亮的光辉。亚力山大指使军中的祭司亚里斯坦德（Aristander）出面，声称希腊人崇拜太阳神阿波罗，波斯人崇拜月亮女神阿斯塔特（Astarte），因此月食是不利于敌方的征兆，这样才勉强平息了众人的恐慌。几天以后的夜空出现流星雨，不用说这又使马其顿人惶恐不安，亚力山大不得不下令就地扎营，整整4天按兵不动。

月食当晚波斯大营同样一片恐慌气氛，不幸的是大流士面对这种局面丝毫无能为力。古巴比伦的天文学家数百年来一直用天象来预测国家大事，根据他们的经书，这次月食是波斯王亡国的征兆；月食当中劲吹的西风，表示征服者将从西方来；月食完毕以后转东风，表示战败者必须逃向东方才得保全。古巴比伦的天文学类似中国古代的易经，是波斯贵族的必读科目，波斯人对此深信不疑。月食出现的那天，所有对天文略知一二的波斯贵族，包括大流士本人，都明白波斯帝国大势已去。

大概基于这个原因，大流士在9月24日派特使求见亚力山大，第三次提出停战请求，愿意割让幼发拉底河以西所有的波斯领土，赔款3万塔伦黄金，以及将一位公主许配给他作为条件。因为兹事体大，亚力山大召集将领开会，当场宣读了大流士的来信。以帕马尼奥为首的在场大多数马其顿将领表示大流士的提议可以接受，帕马尼奥对亚力山大说：“我要是亚力山大，就会接受这些条件。”亚力山大丝毫不留情面地反唇相讥：“我要是帕马尼奥，自然会接受这些条件。”对于野心勃勃的亚力山大来说，他心目中的战利品是整个波斯帝国，而不是区区西面一隅。

罗马史学家科丘斯记载，当大流士得知亚力山大再次拒绝了他的求和，悲愤呼喊：“亚力山大，我到底对你犯了什么不可饶恕的大罪？难道你的哪一位亲人为我所杀，因此我的暴行应得这样的惩罚？” 此时的大流士，真可谓呼天不应，呼地不灵。几天以后，大流士举行战前阅兵，面对数十万大军说道：“你们坚定不移的忠诚，让我相信我依然是你们的国王。”他随即号召大家为自己的亲人和祖先的墓地而战：“我们将为生存而战，你们的父母妻子将如同我的家人一样落入敌手，除非你们以自己的血肉之躯横亘在敌人面前，保卫亲人的自由。”这一席话充分体现了大流士战前绝望沮丧的心境，也间接折射出整个波斯大军低落的士气。