Ополчением афинских граждан руководили десять стратегов, каждый из которых командовал воинами своей филы. Военный совет стратегов возглавлял архонт-полемарх.
Одним из стратегов в этом году был избран Мильтиад — человек опытный, хорошо знавший персов. В свое время, когда Мильтиад был правителем на полуострове Херсонесе Фракийском, ему пришлось вместе со многими греками участвовать в скифском походе Дария. Но, оставшись сторожить мост через Дунай, Мильтиад предложил его разрушить, чтобы затруднить возвращение Дария из скифских степей и поднять в тылу у персов восстание.
После подавления восстания малоазийских греческих городов, когда персы утвердились на обоих берегах пролива, Мильтиад нагрузил своими сокровищами пять кораблей и бежал в Афины. Ко времени битвы при Марафоне Мильтиаду было уже более 60 лет, но он был еще крепок, смел и предприимчив.
На совете афинских стратегов было решено прежде всего обратиться за помощью к Спарте. Туда послали афинского гонца Фидиппида. Необыкновенно быстро (в два дня) Фидиппид дошел до Спарты. «Афиняне просят вас им помочь, чтобы старейший эллинский город не впал в рабство», — сказал он спартанцам. Но спартанцы решили воздержаться от немедленного выступления. Их область отстояла далеко от места высадки персов. Будущее должно было показать, вступить ли с персами в борьбу или начать переговоры. Поэтому, сославшись на древний обычай, спартанцы обещали выступить на помощь афинянам не раньше, чем наступит полнолуние. В лучшем случае они могли явиться в Аттику только через 10 дней. Эту безрадостную весть и принес Фидиппид на пятый день в Афины. Афинянам, таким образом, предстояло один на один встретиться с врагом, превосходящим их своими силами. Весь вопрос теперь состоял в том, оставаться ли в городе, под защитой его стен и башен, или выйти в открытое поле и дать персам решительное сражение. Мнения стратегов разделились.
Мильтиад стоял за решительное сражение. Он опасался, что в случае осады, особенно если она затянется, в Афинах могут найтись изменники, которые в трудный момент откроют врагу городские ворота. Немало афинских аристократов мечтало об уничтожении существовавшего в Афинах государственного строя любой ценой. Всем им была известна политика персов в зависимых от них греческих городах — они всюду поддерживали аристократов против остальной массы граждан. В Афинах имелись и сторонники Писистратидов, также готовые перейти на сторону врага. Мнение Мильтиада разделяли еще четыре стратега, но пять других были против него. Голоса в военном совете, следовательно, разделились пополам. Теперь все зависело от того, к какому из этих мнений присоединится архонт-полемарх, председательствующий в военном совете. Эту должность занимал Каллимах.
Перед началом голосования Мильтиад отвел Каллимаха в сторону и сказал ему: «От тебя, Каллимах, зависит теперь, быть ли Афинам в рабстве или оставаться свободными… С самого основания Афины никогда еще не подвергались такой опасности. Если мы не дадим сражения, то я опасаюсь восстания; афиняне его поднимут при одной мысли, что мы хотим сдаться персам. Если же мы дадим сражение, прежде чем некоторые афиняне успеют изменить, то у нас есть надежда его выиграть. Решение этого вопроса теперь в твоих руках». Когда началось голосование, Каллимах присоединил свой голос к предложению Мильтиада. После этого старики и плохо вооруженные остались в городе для защиты его стен, а всех боеспособных афинян Мильтиад повел к Марафонской долине. В афинском войске было 10 тысяч тяжеловооруженных воинов.
По афинским обычаям, главное командование ежедневно переходило по очереди от одного стратега к другому. На этот раз все стратеги единодушно отказались от своего права в пользу Мильтиада и поручили ему, как самому опытному воину, командовать афинянами.
Через несколько часов после выхода из города афинское войско остановилось на склоне горы. Отсюда открывался широкий вид на спускающуюся к морю замкнутую горами полукруглую долину и огромный, расположенный на самом берегу моря персидский лагерь. Афинские воины разбили свой лагерь на возвышенности у рощи. Позади их лагеря находилось селение Марафон, впереди простиралась долина.
Первый день прошел спокойно. На второй день утром афиняне построились в боевой порядок, рассчитывая, что персы нападут на них первыми. Но нападения персов не последовало.
В этот же день к афинянам пришла неожиданная помощь из Платеи. Жители этого небольшого беотийского городка, расположенного в непосредственной близости от границы Аттики, прислали на помощь афинянам тысячу тяжеловооруженных воинов.
Таким образом, перед сражением силы противников были следующие: афинян вместе с платейцами — 11 тысяч воинов, персов, по свидетельству древних авторов, — 100 тысяч. Если даже считать цифру древних авторов о численности персов преувеличенной, огромный перевес персидских сил не может вызывать сомнений.