Sur la face interne gauche du monument, au dos de la scène du cortège de Bacchus, nous découvrons un autre combat : celui d’Achille face à la reine des Amazones, Penthésilée. Lors de la guerre de Troie, elle vient aider Priam (le roi de Troie). Elle y rencontre Achille, avec qui elle se bat. Ce dernier la tue, en la transperçant au niveau du sein droit. À ce moment, Achille croise le regard de Penthésilée et tombe amoureux d’elle.
Sur ce relief, nous pouvons voir à gauche Achille, vêtu d’un manteau court et coiffé d’un casque. Dans sa main droite, il tient le glaive qui tuera Penthésilée. On le voit d’ailleurs tenir la chevelure de la reine, en lui assénant le coup de glaive. Penthésilée, qui tente vainement d'esquiver l'attaque de son assaillant, est vêtue d’une tunique découvrant sa poitrine.
Il faut replacer ce relief par rapport aux autres faces intérieures du monument. Au total, ce sont trois scènes qui sont liées à la légende d’Achille, placées par ordre chronologique au sein du mausolée. En effet, ce n’est qu’après la mort d’Hector, tué lors d’un combat avec Achille, que les Amazones viennent au secours de Priam et des Troyens. Leur reine, Penthésilée, y affronte Achille qui tombe amoureux d’elle à l’instant même où il la tue.
