Была проведена тщательная дипломатическая подготовка похода. Не жалея золота для подкупа, персы добились поддержки со стороны ряда аристократических полисов Фессалии, Беотии. Аргос заявил о своем нейтралитете, что было выгодно персам. Чтобы предупредить возможную помощь со стороны полисов Великой Греции, Ксеркс договорился с Карфагеном об активизации военных действий в Сицилии, которые сковали силы западных греков.
К 481 г. до н. э. приготовления были закончены, огромная персидская армия, насчитывающая не менее 150–200 тыс. человек (Геродот, сильно преувеличивая силы персов, называет фантастическую цифру в 5,28 млн. человек), мощный флот в 1200 судов разного класса были готовы к вторжению. Придавая особое значение кампании, эту самую большую армию древности возглавил сам царь царей Ксеркс. Страшная, смертельная угроза нависла над Элладой.
В Греции тоже готовились к войне, добиваясь военно-политического единства многочисленных и часто враждующих между собой полисов и консолидации внутри самих полисов, с одной стороны, и изгнания проперсидских элементов и различных оппозиционных сил — с другой. Естественно, наращивалась военная мощь каждого полиса, разрабатывались различные планы отражения персидской агрессии.
К 481 г. до н. э. в Балканской Греции удалось прекратить междоусобицы и на конгрессе в Коринфе был заключен военный союз 31 полиса Греции. Объединялись вооруженные силы и флот, выставляемые в максимальном количестве, во главе объединенной армии и флота были поставлены спартанские цари как самые опытные военачальники.
Лучше всего в источниках отражена политическая жизнь Афин того времени. Афины были непримиримым врагом персов, а персидские цари вели подготовку к вторжению в Элладу под предлогом мести именно Афинам. После марафонской победы афиняне приняли решительные меры для борьбы с проперсидскими элементами, прежде всего сторонниками изгнанного тирана Гиппия, ближайшего советника персов в Марафонском сражении. Используя введенную Клисфеном процедуру остракизма, афиняне изгнали наиболее влиятельных сторонников Писистратидов (Гиппарха, сына Харма, и Мегакла, сына Гиппократа). По вопросам укрепления военного могущества Афин в Народном собрании разгорелась борьба между сторонниками политической группировки во главе с Фемистоклом и другой, возглавляемой участником марафонского сражения Аристидом. Фемистокл призывал к усилению морского могущества Афин. Он выдвинул программу строительства сильного военно-морского флота в составе 200 самых быстроходных судов — триер, расширения афинской гавани, сооружения портовых зданий и постоянных тренировок судовых экипажей. Реализация морской программы Фемистокла предполагала проведение наступательных действий и активной внешней политики афинского государства. Для выполнения этой программы предполагалось использовать доходы с Лаврийских серебряных рудников, увеличив их путем более активной эксплуатации рудников. Программа Фемистокла имела не только военный, но и политический аспект. Ее реализация поднимала политическую роль низших слоев афинского гражданства, представителей четвертого имущественного разрада по солоновскому сословному делению — фетов. Феты не имели средств на приобретение дорогого гоплитского снаряжения и могли служить главным образом во флоте. Вот почему программа Фемистокла встретила возражения со стороны зажиточных слоев афинских землевладельцев, интересы которых представлял Аристид. Он стремился к укреплению гоплитского войска, строительству оборонительных укреплений вокруг Афин и проведению более пассивной внешней политики.
К концу 80–х годов V в. до н. э. группировка Фемистокла одержала победу, его политический противник Аристид был изгнан остракизмом, и морская программа Фемистокла стала энергично проводиться в жизнь. Ее успешному проведению способствовала такая демократическая реформа афинского государственного строя, как введение жребия при выборе высших должностных лиц в Афинах — архонтов. Если ранее они избирались открытым голосованием, на результаты которого аристократия могла влиять через зависимых лиц подкупом и другими средствами, то после 487 г. до н. э. от всех 10 территориальных фил избирались 500 кандидатов, из которых слепой жребий выбирал девять высших магистратов — архонтов.
Однако, стремясь к объединению сил накануне персидского нашествия, афиняне разрешили вернуться в город всем подвергнутым остракизму, в том числе и Аристиду, который, забыв прошлые распри, наряду с Фемистоклом принял самое деятельное участие в развернувшихся вскоре военных действиях.
Большой афинский флот, состоящий из лучших судов того времени, управляемых тренированными командами, удачно дополнял великолепную спартанскую тяжеловооруженную пехоту. Вместе с ополчениями и судами других союзных полисов Эллада располагала внушительными силами для отражения персидского нашествия.