Кавалерия была привилегированной частью персидского войска. Она делилась на тяжёлую и лёгкую. Тяжёлая использовала самые разнообразные панцири из железных или бронзовых чешуек. Они хорошо зарекомендовали себя у кочевых народов, поскольку были эластичными и легко чинились, замену одной или нескольких пластинок можно было произвести и в походных условиях. На рубеже V–IV вв. до н.э. тяжёлая конница получает усиленные доспехи: высокий чешуйчатый воротник-нашейник и сплошную защиту левой руки. Копьё персидские тяжеловооружённые всадники держали двумя руками, повернувшись боком, и левая рука оказывалась наиболее уязвимой для противника. Щитов тяжёлая кавалерия не имела. Кроме чешуйчатых и пластинчатых панцирей использовались тканевые как греческого типа, так и местных форм. Шлемы в тяжёлой кавалерии использовались сфероконические бронзовые литые, «кубанского», а также греческого типа.

Конский доспех состоял из нагрудника, который мог быть чешуйчатым или пластинчатым, и специальных лопастей крыловидной формы, покрытых чешуйками, лопасти эластично соединялись с нагрудником и прикрывали ноги всадника. У Ксенофонта они описаны как медные, а у Курция Руфа как состоящие из пластинок. Иногда вместо лопастей использовались прикрытия для ног — чешуйчатые штанины, прикреплявшиеся сверху к штанам всадника. На иллюстрации они выглядят как просто чешуйчатые штаны, но вряд ли нашитые чешуйки позволяли использовать их в этом качестве. Лоб лошади прикрывал бронзовый налобник.

Кроме персидских, тяжёлое вооружение имели ликийские и сакские всадники. Комплект вооружения ликийского конника во многом походил на греческий, а бронирование лошади было как у персов. Тяжеловооружённые конные саки использовали комбинированные чешуйчатые или пластинчатые панцири с большим бронированным воротником, шлемы кубанского типа, а также двучастные поножи, которые иногда были из дерева… Наступательным оружием саков были копья. Щиты использовала лишь лёгкая сакская кавалерия. Кроме того, саки имели традиционный лук со стрелами в горите, кинжал-акинак для пешего боя, универсальный клевец и (изредка) длинный меч. Конный доспех сакских воинов отличался от персидского. Он мог быть кожаным или набранным из пластинок. Доспех состоял из нагрудника, задней части, и третий его элемент прикрывал круп лошади. Пластинами прикрывалась и её шея.

Персидских всадников-телохранителей можно условно отнести к разряду средней кавалерии. Их защитное вооружение не имело прикрытия для коней. Щиты у них были большие, как у греческих гоплитов.

Наличие защитного вооружения не всегда означает его использование в бою. Сатибарзан, сатрап Арейи, восставший против Александра Македонского, перед поединком с македонским военачальником Эригием демонстративно отказался надеть шлем. Этот эпизод изображён у Курция Руфа, а Ксенофонт описывает подобную историю более раннего времени, произошедшую с Киром Младшим, и далее добавляет: «…говорят, будто и другие персы отваживаются сражаться с непокрытой головой».

Данные факты наглядно демонстрируют мотив жертвенности, который присутствовал на войне. Во многих армиях мира существовали подразделения воинов, сражавшихся без доспехов, и это не означало отсутствия таковых, а демонстрировало врагу презрение к смерти.

В целом каждый тяжеловооружённый воин был прекрасно подготовленным бойцом-одиночкой. Кавалеристы не боялись одиночной рукопашной схватки, но к согласованным действиям в строю были подготовлены плохо, хотя и знали построение клином.

Лёгкая конница, в задачу которой входит разведка, охранение, налёты, рейды, постоянное беспокойство противника, у персов, как и в любом другом государстве такого типа, была подготовлена хорошо. Она была самой многочисленной и самой разношёрстной. Её непременным атрибутом был лук. Так, например, Дионисий Периэгт, географ II в. н.э., писал, что «саки — искуснейшие стрелки, не пускающие стрелы наудачу». Кроме того, необходимо отметить, что саки и массагеты с одинаковой ловкостью сражались в конном и пешем строю.

Отдельное формирование составляли персидские боевые колесницы. Кони, впрягавшиеся в них, как сообщает Ксенофонт, также покрывались медной сплошной бронёй. Специально отличаются прикрытия боков. Это было оружие таранного удара, прекрасно проявившее себя в ряде сражений.

Считается, что персидские колесницы были серпоносными. Серпы якобы крепились на колёсах и впереди на дышле. Если расположение серпов на дышле колесницы не вызывает вопросов, то расположение их на колёсах более чем спорно, так как малейшее препятствие в таком случае могло привести к поломке серпа или опрокидыванию колесницы. Впрочем, Курций Руф считает, что персы поджидали Александра под Гавгамелами и специально выравнивали поле будущего боя для атаки колесниц.

Использовались в битве и боевые слоны. Обычно на них располагался экипаж из 2–3 человек и погонщика. Из оружия использовались луки, дротики и иногда особо длинные копья. Источники упоминают о наличии в персидской армии всадников, ездивших на верблюдах, но большого распространения эти отряды не имели.

Возглавлявший персидское войско под Гавгамелами царь Дарий до этого как полководец себя нигде особо не зарекомендовал. Более того, он дважды бежал с поля боя, когда Александр шёл ва-банк и пытался навязать ему лично рукопашную схватку.

Для сражения Александр построил своё войско следующим образом: на правом фланге стала македонская конница «друзей» под командованием Филоты; это были илы Клита, Главкия, Аристона, Сополида, Гераклида, Деметрия, Мелеагра, Гегелоха; в центре стояла фаланга и вспомогательные отряды пехоты; на левом фланге была поставлена конница союзников, наёмников, на оконечности фланга стала фессалийская конница; часть войск — агриане, иллирийцы и греки-наёмники — составили особую вторую линию, прикрытую вспомогательными отрядами.

Левое крыло Александр поручил Пармениону, сам возглавил правое.

Дарий в центре поставил персидскую пехоту (гвардию), мардов-лучников и встал сам в окружении своих родственников. По обе стороны от персов-гвардейцев расположились греки-наёмники, которые одни могли противостоять македонской фаланге. Инды, карийцы, уксии, вавилоняне, ситакены стояли в глубине строя. Здесь же стояли слоны и 50 колесниц. На левом фланге располагалась скифская, бактрийская и персидская конница. Скифы и бактрийцы стояли впереди, персы вперемежку с лёгкой пехотой — за ними. Здесь же находились 100 колесниц с косами. На правом фланге в первой линии за 50 колесницами выстроилась армянская и каппадокийская конница, а за ней сирийцы, мидийцы, парфяне, саки, гирканцы, албанцы и другие вспомогательные конные отряды и лёгкая пехота. Правый фланг войска возглавлял Мазей, левый — Бесс.

Ещё до сближения сторон перебежчик из персидского лагеря сообщил Александру, что Дарий велел зарыть в землю железные шипы там, где ожидалось наступление македонской конницы, и создал тем самым своеобразные «минные поля». Однако персидской коннице эти опасные площади были известны, благодаря особым знакам.

Исходя из сложившейся ситуации, Александр оттянул фланги, правый фланг подкрепил, подвинув вторую линию греческих наёмников. Своими действиями он провоцировал персов самих атаковать фланги македонского войска и тем самым выявить площади, безопасные для прохождения конницы, но главное — втянуться в сражение на флангах, ослабить свой центр, который Александр предполагал атаковать в решающий момент своей фалангой.

Увидев, что в рядах македонской армии происходят перемещения и фаланга вот-вот выйдет за пределы особо выровненной территории, по которой намечалась атака персидских колесниц, Дарий отдал приказ начать сражение.

Как и предполагалось, персидская конница на флангах атаковала. Бесс втянулся в затяжной бой на правом фланге македонской армии и слал отряд за отрядом в подкрепление. Мазей, далеко обходя, левый фланг македонцев, послал тысячу всадников напасть на лагерь Александра. Персы налетели на обоз, пленные перебили охрану, вооружились и присоединились к своей коннице, и все они вместе стали грабить обоз и лагерь.