آشیل که قصد رفتن به جنگ تروا را نداشت یکبار دیگر فریب چرب زبانیهای اودیسئوس را خورده و با میل خود به این جنگ رفت. او همانند پدر خود رهبری جنگجویان میرمیدوس را به عهده داشت و همچنین پاتروکلوس پسر عموی (در برخی تفسیرها دوست نزدیک) او را همراهی می‌نمود. در جنگ تروا او خود را به مانند یک جنگجوی شکست ناپذیر نشان داد و به تنهایی توانست بیست و سه شهر را فتح کند که شامل شهر لیرنسوس هم بود که در آنجا بریسئیس را ربود و به عنوان غنیمت جنگ برای خود نگاه داشت. روایت منظومه ایلیاد در میانه جنگ تروآ و از نزاع آشیل و آگاممنون (سرکرده یونانیان، پادشان مسینی) آغاز می‌شود. آشیل آگاممنون را مجبور کرد دست از معشوقه‌اش خروسئیس بکشد، آگاممنون نیز وی را مجبور نمود دست از معشوقه‌اش بریسئیس بکشد. در نتیجه آشیل قهر کرد و از جنگ کناره‌گیری کرد. با رفتن آشیل جنگ یونانیان خوب پیش نمی‌رفت و بسیاری از رهبران یونانی غنیمت‌هایی را تقدیم این جنگجوی بزرگ می‌کردند، اما آشیل باز هم قبول نمی‌کرد.آگاممنون بریسئیس را به او پس می دهد تا بجنگد اما آشیل قبول نمی کند اما بریسئیس را می‌گیرد.می گویند در آن مدت بریسئیس از آشیل باردار شد.داستان آشیل و بریسئیس زبانزد تمامی سربازان شده بود.
در اینجا بود که هکتور فرمانده سپاه تروا پسر عموی آشیل، پاتروکلوس را می‌کشد و به دلیل شباهت زیادی که بین آشیل و پاتروکل بود، هکتور گمان کرد با آشیل مبارزه کرده و او را کشته‌است. همین مسئله آشیل را به انتقام جویی برمی‌خیزد و هکتور را کشته، و سپاه تروا را شکست می‌دهد. آشیل به جسد هکتور بی‌احترامی کرد و او را به ارابهٔ خود بست و جلوی دیوارهای تروا کشاند، و همچنین از پس دادن جنازه هکتور به پدرش امتناع ورزدید و به آن‌ها اجازه برگذاری مراسم تشییع جنازه را نداد. پریام پادشاه تروا و پدر هکتور شب هنگام به‌طور مخفیانه نزد آشیل آمده و جنازه پسر خود را از او طلب می‌کند. آشیل بالاخره قبول کرده و به او اجازه بردن جنازه پسرش را می‌دهد و این یکی از تکان دهنده‌ترین صحنه‌ها در ایلیاد به‌شمار می‌رود. بنابر کتاب آشیلید از استاتیوس، قبل از پایان جنگ، پاریس فرزند کوچکتر پریام، شاه تروآ، آشیل را به تیری زهرآلود هدف قرار داد. آپولون، خدای خورشید، تیر را به پاشنه آسیب‌پذیر آشیل هدایت کرد و به زندگی کوتاه این پهلوان مشهور پایان داد. پس از این منوال تروا در دام کشمکش خدایان گیر افتاد و نابود شد.

پس از مرگ آشیل، تصمیم می‌گیرند به عنوان پاداش سلاح‌ها و زره او که به سفارش مادرش توسط هفائستوس ساخته شده بود را به شجاعترین جنگجوی یونانی بدهند. آیاس یکی دیگر از نیرومندترین جنگجویان یونانیان و اودیسئوس بر سر این پاداش با یکدیگر به رقابت پرداختند. هر دو قهرمان درباره شایستگی‌های خود برای بدست آوردن سلاح‌های آشیل سخنرانی می‌کردند اما اودیسئوس برتری فراوانی در این زمینه بر آیاس داشت و جایزه به او داده شد. آیاس توسط آتنا به‌طور موقت دیوانه گشت و گوسفندان و نگهبانان یونانی را کشت. پس از مدتی آتنا او را به حالت عادی برگرداند، زمانی که به خود آمد از شرمساری خود را با شمشیر هکتور کشت. اودیسئوس نیز در انتها سلاح‌های آشیل را به پسرش نئوپتولموس داد.