Tan pronto el flanco derecho de Pompeyo fue debilitado, la caballería de César lanzó un ataque por dicho flanco que cambiaría el desenlace de la batalla. Al mismo tiempo, el rey Bogud de Mauretania, aliado de César, atacó el campamento de Pompeyo desde la retaguardia. Tito Labieno, comandante de la caballería pompeyana, se dio cuenta del ataque y se desplazó al campamento para responder. No obstante, los legionarios pompeyanos, sometidos al fuerte ataque de la X Equestris por el flanco izquierdo, y de la caballería por el derecho, creyeron que Labieno se retiraba. Temiendo lo peor, los legionarios rompieron el frente y huyeron.
Muchos soldados pompeyanos murieron durante la retirada. Otros murieron defendiendo la ciudad de Munda. Atio Varo y Tito Labieno murieron, pero Sexto y Gneo Pompeyo alcanzaron la ciudad de Corduba, donde se refugiaron.