Бой был коротким, но кровопролитным. Эллины сражались отчаянно, особенно отличился боец по имени Пифей. Даже когда все его товарищи были убиты или захвачены в плен, он бился в одиночку против многочисленных врагов. Несмотря на раны, гоплит направо и налево рубил кописом наседающих персов и финикийцев, затем отступил на корму корабля, выставил вперед щит и продолжил отбивать летевшие со всех сторон стрелы и копья. Разъяренные азиаты навались всем скопом. Щит Пифея гудел от ударов, панцирь и шлем были изрублены акинаками, но эллин продолжал отбиваться от царских воинов. С соседних кораблей финикийские моряки и персидские воины внимательно наблюдали за неравной схваткой, громкими криками выражая одобрение храбрости и воинскому мастерству Пифея. Ударом копья у грека сбили с руки щит; пропустив несколько ударов, он упал на колено, но бой на этом не закончился. Держась рукой за корму, Пифей некоторое время отражал вражеский натиск, но затем силы оставили его и гоплит упал на залитые кровью доски.
Персы подошли к поверженному врагу, но добивать не стали. Наоборот, восхищенные его доблестью, они перевязали пленнику раны и унесли на свой корабль. Остальных эллинов заковали в цепи и сделали рабами. В отличие от Леонта, Пифею повезло. Другое дело, что этому везению он был обязан собственной храбростью.
Несколько царских кораблей остались добивать судно с Эгины, а остальные бросились преследовать афинскую триеру. Возможно, афинянам и удалось бы уйти, но неожиданно корабль был отнесен течением к устью реки Пеней и триерарх Форм принял решение покинуть судно. Подогнав триеру к берегу, эллины попрыгали за борт и выбрались на сушу. Построив маленький отряд, Фром через Фессалию повел своих людей в Афины и вскоре благополучно добрался до города.
Пока персы гонялись за эллинскими триерами, дозорные на острове Скиатос с помощью сигнальных огней подали весть о движении персидского флота кораблям союзников у Артемисия. Неизвестно почему, но это известие вызвало панику среди греческих флотоводцев. Эврибиад приказал оставить дозоры на высотах северной оконечности острова Эвбея, а все корабли поспешно увел через пролив Эврип к городу Халкида. Решение странное и непонятное, поскольку армия в Фермопилах осталась без прикрытия с моря. Это была первая, но далеко не последняя ошибка Эврибиада.
Тем временем три дозорных персидских корабля вошли в пролив между полуостровом Пелион и островом Скиатос и провели разведку района. Убедившись, что врага поблизости нет, они поспешили к главным силам флота. Вскоре к берегам Пелиона приплыли эскадры Ариабигна и Ахемена. Часть персидских кораблей подошла к берегу, другие же из-за большой скученности бросали якорь в открытом море. По свидетельству Геродота, они стояли здесь в шахматном порядке (VII, 188). Трудно сказать, как долго здесь оставался бы царский флот, поскольку коррективы в ход событий внесла природа.
До поры до времени для персов все складывалось удачно: «
Стихия бушевала четыре дня и обернулась катастрофой для персидского флота. Часть кораблей раскидало по морю, часть выбросило на берег, немало судов потерпело крушение около мыса Сепиас, находившегося напротив мыса Артемисий. Побережье было усеяно обломками судов, среди которых бродили местные жители в поисках легкой наживы. Оказавшиеся на суше флотские экипажи охватил страх, поскольку персы испугались нападения фессалийцев, которым до конца не доверяли. Чтобы исключить всякие неприятные неожиданности, военачальники распорядились возвести вокруг персидского стана укрепления, используя в качестве строительного материала разбитые корабли. За этими импровизированными стенами персы хотели отсидеться до прояснения обстановки. Когда же буря закончилась, выяснилось, что за эти дни погибло около 400 судов (Herod. VII, 190). И хотя Геродот не уточняет, сколько из них было боевых кораблей, а сколько транспортных, тем не менее урон от природного катаклизма превышал потери в большом сражении.