Полибий вернуться в Грецию, но уже в начале 149 г. до н. э. римляне пригласили его приехать на Сицилию, в Лилибей, где готовилась армия для новой войны с Карфагеном. Бывший гиппарх Ахейского союза мог быть полезен в управлении войсками. Правда, вскоре римляне сообщили, что необходимость в его присутствии отпала, так как карфагеняне выдали заложников и войны не будет, но вскоре ситуация вновь обострилась, и Полибий прибыл в Северную Африку. После того как консульскую должность, а вместе с ней и командование войсками в Африке получил Сципион Эмилиан, Полибий находился при полководце и помогал ему советами. Последние бои за Карфаген и гибель города происходили на его глазах.
По окончании Третьей Пунической войны Полибий вернулся в Грецию и стал свидетелем завершающего этапа Ахейской войны и разрушения Коринфа римскими войсками. В дальнейшем он принимал активное участие в урегулировании обстановки в Греции после войны.
Дата его смерти, так же как и рождения, гипотетична. Можно только уверенно говорить, что жизнь его была долгой. По сообщению Псевдо-Лукиана, он умер в возрасте восьмидесяти двух лет, то есть где-то в 20–10 гг. II века до н. э.
Главным произведением Полибия является его «Всемирная история», по своему построению сильно отличающаяся от трудов предшествующих авторов. Цель своей работы Полибий определил так: «Совокупность всего, о чем мы намерились писать, составляет единый предмет и единое зрелище, именно: каким образом, когда и почему все известные части земли подпали под власть римлян» (Полибий, III, 1, 4). Для этого он выбирает период с 220 по 146 г. до н. э., то есть от начала Второй до конца Третьей Пунической войны, а в качестве введения коротко рассказывает о событиях начиная с 264 г. до н. э. Для того чтобы дать картину изменения обстановки в мире во всей ее полноте и взаимосвязях, Полибий синхронно описывает историю не только Италии, но и Греции, а также Малой Азии.
К огромному сожалению, от сорока книг, которые составляли его «Всемирную историю», сохранилась меньшая часть, но и ее ценность для исторической науки исключительно велика. Полностью уцелел рассказ о Первой Пунической войне, но поскольку Полибий не ставил своей задачей ее подробное описание, считая, что это уже сделали до него, его изложение очень конспективно и полностью укладывается в объем первой книги. По иронии судьбы, на сегодняшний день именно его информация о Первой Пунической войне наиболее полная, так как большинство произведений о ней других авторов утрачено. Далее говорится о промежутке между Первой и Второй Пуническими войнами, о том, как римляне воевали в Иллирии и против цизальпинских кельтов, а карфагеняне подавляли восстание своих наемников и завоевывали Испанию (книги I и II). Эти данные тоже во многом уникальны.
