Македонский царь Персей отступил на равнину к городу Пидна. Здесь 22 июня 168 года произошла решающая битва. Накануне случилось лунное затмение, которое истолковали как предвестие гибели македонского царя. Это подняло дух армии Павла и повергло в уныние армию Персея.
Римское войско насчитывало 26 тысяч человек, а македонское — 40 тысяч. Сражение началось едва ли не случайно — со столкновения римских фуражиров с македонским конным разъездом. С обеих сторон стали прибывать подкрепления, и, в конце концов, в бой вступили главные силы. Македонская армия переправилась через реку Левкое и выступила навстречу римлянам. На правом берегу Левкоса она выстроилась в фалангу и пошла в наступление. Первую линию составляли союзники — фракийцы, вторую — греческие и иллирийские наемники, третью — собственно македоняне, составлявшие наиболее боеспособную часть войска.
Римские легионы не выдержали натиска сомкнутого строя фаланги и отступили к горе Олкор. Однако по мере продвижения вверх по предгорью строй фаланги нарушился, и в ней образовались разрывы. Павел приказал тем центуриям легионов, которые оказались перед промежутками неприятельского фронта, войти в эти разрывы и атаковать разрозненные части фаланги с флангов. В ближнем бою длинные копья македонян оказались бесполезны, а более длинные и тяжелые мечи римлян превосходили короткие и легкие македонские мечи. Положение армии Персея усугубилось тем, что в этот момент македонская конница была разбита римскими всадниками и покинула поле сражения. Вслед за кавалерией в беспорядочное бегство обратилась и македонская пехота.
Как утверждают римские историки, воды Левкоса были красными от крови павших македонян еще и на следующий день после битвы, а телами убитых была усеяна вся равнина и предгорье. Потери македонской армии будто бы составили 20 тысяч убитыми и 11 тысяч ранеными.