Поначалу персы смяли ряды афинских гоплитов, обратив их в бегство. Однако на флангах, где у персов было сил меньше, победа сопутствовала грекам. Именно фланговыми ударами афиняне завершили окружение центральной группировки персидских войск. Крах персидской армии был очевидным: на поле боя осталось более 6 тыс. погибших персидских воинов. Греки же, по сообщениям античных авторов, потеряли всего 192 гоплита. Радость победителей была столь велика, что посланный с поля боя с донесением о победе афинский воин, пробежав без отдыха более 42 км, достиг афинской агоры и, воскликнув: «Афиняне, радуйтесь, мы победили!», – упал замертво. Впоследствии в память об этом на Олимпийских играх была установлена марафонская дистанция (42 км 195 м), соответствовавшая расстоянию от Марафона до Афин.
Тем временем уцелевшая часть персидской армии бросилась к своим кораблям, но и здесь разгорелась жестокая схватка. Несмотря на то что афинянам удалось захватить несколько кораблей противника, остальные сумели уйти по направлению к Афинам. Персидские военачальники надеялись на реванш. Это прекрасно понимал и Мильтиад, приказавший своим воинам, еще не отдохнувшим от сражения, не задерживаясь, быстрым маршем последовать на защиту Афин. Как только афинское ополчение достигло берега Аттики, туда же подошел персидский флот. Неожиданное для персов появление афинских гоплитов у стен своего родного города отбило охоту у персидских военачальников к высадке и штурму Афин. После этого персам не оставалось ничего другого, кроме как бесславно вернуться на родину.
Марафонское сражение стало ярким свидетельством превосходства греческой военной организации над персидской. В сражении приняли участие члены не только афинского гражданского ополчения, но и других полисов. То, что уступавшие агрессору по своей численности объединенные силы граждан небольших эллинских городов-государств сумели не только противостоять мощной, прекрасно отмобилизованной и опытной в сражениях армии персидского царя, но и победить ее, показало как преимущество греческих полководцев в области тактики, так и морально-политическое превосходство греков, сражавшихся за свою свободу.
Греки прекрасно понимали, что сражение при Марафоне – это лишь один из эпизодов уже начавшейся жестокой войны и что персы будут мстить за поражение, так как они еще очень сильны и по-прежнему уверены в своей непобедимости. Однако эллины неожиданно получили почти десятилетнюю передышку. Дело в том, что в Ахеменидской державе разгорелся продолжительный кризис, временно отсрочивший продолжение войны. В 486 г. до н. э., когда персы уже завершали подготовку к новому вторжению, в Египте вспыхнуло восстание, вызванное тяжелым налоговым гнетом и угоном многих тысяч египетских ремесленников в Персию для сооружения царских дворцов в Сузах и Персеполе. К тому же вскоре умер Дарий I, так и не сумевший подавить это восстание. Трон ахеменидских владык достался его сыну Ксерксу, который получил от отца в наследство огромную державу и неутоленную ненависть к эллинам.
Новый правитель державы, вступивший на престол в 486 г. до н. э., решил подготовиться к новому походу на Грецию более основательно, чем это было ранее. Ему еще следовало укрепить свою власть, прежде чем выполнить свое обещание покорить свободолюбивых греков. Лишь в 484 г. до н. э. царь сумел справиться с мятежными египтянами. Однако спустя полгода вспыхнуло новое восстание – на этот раз уже в Вавилонии, жестоко подавленное Ксерксом. Все это оттянуло начало новой агрессии против Греции. Тем не менее подготовка к нему, как военная, так и дипломатическая, продолжалась.
Поводом для выступления послужила месть за убийство персидских послов в Афинах и Спарте. По приказу царя был прорыт канал через песчаный перешеек мыса Афон в восточной части полуострова Халкидики, для того чтобы персидский флот не стал жертвой новой бури и не повторилась трагедия 492 г. Для переправы армии через Геллеспонт были сооружены два понтонных моста. Однако вскоре морская буря разрушила эти переправы.
Мосты соорудили заново. Весной 480 г. до н. э. персы переправились через пролив Геллеспонт. По преданию, их огромная армия двигалась по вновь наведенным мостам почти семь суток. Ее передовые части тем временем успели достичь границ Средней Греции. Фессалия и Беотия поспешили признать власть персов. Опять угроза варварского вторжения нависла над Афинами. Вся Эллада готовилась к схватке.