赫利奥波利斯战役，发生于公元640年7月。率4000人进入埃及的阿拉伯名将阿慕尔·本·阿斯在得到祖拜尔·本·阿旺率领的援军（援军数量一说8000，一说1.2万或1.6万）后，以一万左右的兵力与奥古斯塔里斯·西奥多拉斯率领的2万拜占庭大军激战于赫利奥波利斯。阿穆尔令哈里加率领500骑兵埋伏于战场东北角的丘陵，拜占庭军队在相持阶段遭到后方打击，溃散之后又被阿穆尔埋伏在东面的伏兵拦截，损失惨重，只有少部分人得以生还。

早在公元636年，穆斯林阿拉伯人就通过雅穆克战役的胜利，让自己成为整个巴勒斯坦与叙利亚的主人。但在随后的很长时间里，他们都将大量兵力调往东部前线，用于同波斯人的一系列漫长缠斗。加之拜占庭残部依旧在托罗斯山对面的小亚细亚坚守，自然就拿不出足够人手开辟第三个战场。

与此同时，远在君士坦丁堡的罗马决策层也出现严重失误。皇帝希拉克略因健康每况愈下而造成判断力欠佳，不仅错过了及时联手萨珊王朝的机遇，也没能力抽调更多援军开往亚洲。相反，朝野上下都弥漫着一种非常诡异的保守气息。既对波斯人的遭遇有些幸灾乐祸，也对自身的防务现状缺乏信心。因为明眼人都很清楚，先前的漫长战争已彻底摧毁了东部各省的经济基础。匆忙增兵只会激起更严重的抗税抵制，还不如将破败的两省丢给蛮族省事。

于是，当新一批入侵者在公元639年穿越边界，罗马人还天真地认为对手需要花很长时间来消化沦陷区地盘。哪怕来犯者的数量不过是区区4000人，也给重回帝国怀抱不久的埃及各省以巨大震撼。不少世代生活在尼罗河两岸的科普特土著，已经因坚持基督一性论信仰而与希腊化中央闹翻，更是将穆斯林看做是同病相怜的异端派系，因而在很多时候都倾向于改换门庭，以便用最小代价换取自己对脚下土地的更多控制权。

在这样糟糕的大背景下，许多分散驻扎在埃及的拜占庭军队，很快就发现自己将控制不住局势。主体位于西奈半岛的贝都因人游牧部落，首先选择为阿拉伯军队充当手下，从而造成陆上门户佩鲁西姆城的轻易被围。惨遭围困的罗马士兵虽坚持抵抗，还是在2个月后被突击队杀入城中。阿拉伯人也不准备给他们以更多机会，随即用驼队穿越大片沙漠区域，直逼内陆的尼罗河中游地区。由于古代埃及的农业产区、城镇和交通线都畸形分布在大河两岸，这样的机动穿插无异于将拜占庭控制区给直接断成两半。

公元640年5月，穆斯林军队抵达同样位于尼罗河东岸的巴比伦要塞。由于是非常典型的常备军据点，这里并无太多平民人口分摊粮食储备，反而能通过水路获得补给援助。5000人的戍卫部队集中于此，并能依仗高18米、厚2米的外墙从容应付。在得知对手正朝自己的所在地赶来后，他们还打造了大量弹射武器，并用临时开挖的堑壕与拒马构筑了外围防线。

此时，由首领阿穆尔·本·阿斯指挥的阿拉伯先头部队，既没有兵力规模优势，也缺乏攻取此等坚城的技术和经验。在数次无功而返的尝试中，他们屡屡为大量弩炮发射的箭矢或石弹逼退，根本没法突破有重兵把守的堑壕区域。不得已之下，又跑到更远处扎下营地，伺机对周遭的其他城市进行攻略。但同遭严阵以待的守备队挫败。只能靠劫掠乡间的打秋风方式，勉强维持住全体士兵的日常供给。幸好在进入夏季后，有2批各4000名援军从麦地那分头赶来，才稳住了人心浮躁的危险局面。其间，阿穆尔·本·阿斯一度率军劫掠尼罗河以西的法尤姆绿洲，他需要渡河才能与援军会合，这个时机对于穆斯林相当危险，但拜占庭守军由于缺乏可靠的野战兵力，未能把握战机击溃阿穆尔，使得阿穆尔成功与祖拜尔·本·阿旺（穆罕默德的最早追随者之一）率领的援军会合。

然而，即便有奥马尔（欧麦尔）哈里发给予的大力度支持，阿穆尔·本·阿斯依旧拿坚固的巴比伦要塞没有什么办法。这主要还是因为早期的阿拉伯人缺乏技术人才，非常倚在占领区内招募愿为自己效力的变节者。可一贯强调农业产出的埃及，并不是产业多元的叙利亚或美索不达米亚。懂得攻城机械的群体，几乎全都来自拜占庭军队体系。因此，无论有多少科普特土著跑来向自己贡献忠诚，都没法为主人解决眼前的棘手难题。

最后，还是更多罗马援军的大举临近，打破了攻守双方的微妙平衡。这次，20000名罗马士兵被匆匆聚集起来，一股脑地派往前线进行消耗。穆斯林阵营则更早展开了调整部署，只留下2000人继续监视巴比伦要塞，而将剩余主力都转移到赫里奥波里斯（Heliopolis）城下。他们原计划迅速冲入城墙，却同样因技术不足而无法如愿。但拜占庭野战军的恰巧赶到，还是为阿拉伯人的胜利打开了另一条路线。

公元640年7月，由主将西奥多率领的20000多名罗马士兵，从东北方向赶往赫利奥波利斯城迎敌。考虑到埃及土著向来被认定为不堪作战的羸弱群体，所以驻军往往都由来自欧亚两地的外省人担当。但他们大都也只是驻扎在几片有限区域内，对周遭的风景地貌都缺乏深度认识。因此，反倒比重视调查的阿拉伯人对战区环境更为陌生。

穆斯林主帅阿穆尔·本·阿斯也充分利用了这个因素。他提前派心腹哈里加率领部分骑兵，到战场东北角的山谷内埋伏起来。故意让粗心大意的拜占庭军队从眼前通过，只等他们同友军交战后再跑出来实施夹击。同时也不忘二次分兵，将部分精锐安排在东面的的另一处山谷内隐藏。这样就能堵住对手所有的可能后撤路线，并在危急关头威胁罗马人的两个弱侧。由于西奥多急于为遭威胁的城镇解围，本地的科普特农民又更加憎恨希腊语统治者，所以就没有人会跑去向拜占庭大军发出警告。

战役开始后，阿穆尔·本·阿斯亲自率领留在原地的主力吸引对方注意。两支军队的单兵素质差距，也在冲突前期的短兵相接中就暴露出来。由于及时得到不少来自叙利亚战场的老兵帮助，阿拉伯阵营仅以相当于对手半数的规模，就顶住了罗马军团的正面强攻。虽然西奥多拥有更多装备更好的重装骑兵，却根本没法击破以顽强著称的阿拉伯步兵阵线。相反，能力严重退化的罗马步兵，在面对穆斯林时更没有优势可言。很快就将原本应迅速了结的战斗，弄成了无休止的相持与纠缠。甚至仅仅是在利用规模保证咬牙坚持，毫无守军主场作战的优越可言。

此时，早已等候多时的哈里加，率领伏击骑兵冲入现场。他们的现身完全出于拜占庭方面预料，很快就从后方给整支罗马军队制造了严重混乱。当然，以这支小规模预备队的数量，还是不足以击破人数如此之多的完整野战力量。

但就当罗马士兵依照本能向东转进后，立即遭遇到第二批埋伏起来的阿拉伯部队截击。他们的亮出峥嵘，也就意味着20000名拜占庭士兵已经被三面劲敌给包围起来。此时，空有数量也无法保证其能够继续坚持下去。西奥多立刻在左右侍从的死保下跑路，被抛弃的各支罗马部队也只好分头寻找突围方向。结果，要么被山地阻碍行进，不然就只能迎接穆斯林强敌的全面反扑。虽然是终究有幸运儿逃到附近城镇获得庇护，但绝大部分倒霉者都只能在惊恐中沦为对方的剑下亡魂。

由于赫利奥波利斯战役的胜利，阿拉伯人直接消灭了埃及境内的大部分拜占庭野战部队。往后的他们，将在尼罗河流域的各头都畅行无阻。特别是远离海岸线的上埃及地区，已经因无兵可守而等同于被帝国放弃的区域。即便还保有不少军队的下埃及，也只剩下最机械的分头死守方式，去被动迎接随时会从天而降的兵灾厄运。

更为要紧的是，拜占庭官军当着无数本地人的面，完败给一个颇有人气的可怕敌手。本就期望推翻其统治的科普特人，至此也更加坚信穆斯林阵营会赢下最终胜利。或许真是这种态度层面的根本性转变，注定了埃及历史上的罗马时代行将被彻底终结。