Поражение при Саламине наметило перелом в войне. Царь Ксеркс вернулся в Персию; Мардоний, оставшийся командующим, отвел персидскую армию на зимовку в Фессалию. Зимой шли переговоры между союзниками относительно планов летней кампании. Афины, земли которых персы вновь опустошили в следующем, 479 г., настаивали на активных военных действиях. Спарта, безопасность которой обеспечивала постройка стен, перегородивших Истм, медлила, и лишь угроза Афин заключить мир с персами (Мардоний предлагал его на самых выгодных для Афин условиях) заставила ее изменить свою позицию. Решительная битва произошла в Беотии (на границе с Аттикой) у Платей, где персидская армия была наголову разбита объединенными силами греков, причем основную роль в сражении сыграли спартанцы. Согласно преданию, в тот же самый день в морском бою у мыса Микале (Малая Азия) греки разбили и персидский флот; здесь, очевидно, исход сражения определил переход на сторону союзников малоазийских греков. Победа греков была полной, и очень скоро ни одного вражеского воина не осталось в материковой Греции. Военные действия переносятся на территорию Малой Азии, и война меняет свой характер. Начинается новый период греко-персидских войн.
Итак, несмотря на сложность ситуации, отсутствие единства среди греков, нейтралитет или прямую враждебность ряда городов, постоянную подозрительность и недоверие во взаимоотношениях союзников, внутриполитическую борьбу в полисах, необходимость преодолевать традиции как в политике, так и в военном деле, союз полисов смог одержать победу над Персией. На первый взгляд решающую роль сыграло чисто военное обстоятельство — превосходство строя фаланги и гоплитского вооружения. Однако сводить эту победу к чисто военному фактору было бы неправильно. Сама фаланга гоплитов — производное от природы полиса. Не случайно некоторые современные исследователи в связи с возникновением фаланги говорят о «гоплитской революции». В греко-персидских войнах полис отстоял свое право на существование. Следует подчеркнуть, что основную роль в борьбе за независимость Греции сыграли те полисы, где масса гражданства сама выступала вершителем своих судеб.
Изгнание персов с территории Греции не означало конца войны. Она продолжалась, но уже в ином общеполитическом контексте, который определялся тремя основными событиями: отходом спартанцев от военных действий, созданием Делосского союза (симмахии) и переходом руководства к Афинам.
Разгром персов при Платеях и Микале, помимо чисто военного аспекта, имел еще и значительные моральные последствия. Персы окончательно лишились ореола непобедимости, что придало смелости их противникам. Греки перешли в наступление. Военные действия успешно развертываются на севере Эгеиды, в Пропонтиде и у берегов Фракии, где оставались еще персидские силы. Официальный лозунг войны этого этапа — «отмщение варварам». Помимо старых членов союза, в военных действиях принимали участие и островные полисы, отпавшие от Ахеменидов. Руководство союзными силами по-прежнему осуществляли спартанцы, однако вскоре Спарта отходит от военных действий. В Спарте разразился серьезный политический кризис, вызванный необходимостью определить основное направление внешней политики полиса в новых условиях. Часть руководителей Спарты (во главе с Павсанием — победителем при Платеях) стояла за продолжение войны и создание собственного флота (поскольку, опираясь только на сухопутные силы, невозможно было успешно вести войну в Эгеиде и Малой Азии). Эта программа сочеталась с амбициями самого Павсания, стремившегося, вероятно, установить режим личной власти. «Традиционалисты» же полагали, что Спарта не может позволить себе значительного отвлечения сил для «заморской» политики. Опасность восстания илотов и брожения среди союзников были слишком реальной угрозой, чтобы Спарта могла думать о «великодержавной» внешней политике. Большинство в народном собрании поддержало «традиционалистов», и Павсаний был устранен с политической арены.