Греческая армия под командованием спартанца Павсания расположилась на склонах Киферона, на берегу небольшой реки Азоп. На противоположном берегу в укрепленном лагере находилось персидское войско. Чтобы вызвать Мардония на наступление, Павсаний выдвинулся на высоту к самой речке Азоп; на правом фланге стали спартанцы, на левом - афиняне, в центре - отряды остальных греческих полисов. Мардоний также вышел из своего лагеря и расположил свое войско для боя: на правом крыле против афинян находились отряды греков, в центре - мидяне и бактряне, на левом крыле против спартанцев - персы.
Мардоний, не решаясь атаковать греков, приказал своим лучникам не подпускать их к реке брать воду; всадники, высланные в тыл греческого расположения, уничтожили источник, из которого греки брали воду. Путь подвоза продовольствия греческой армии также был прерван. Поэтому греки решили ночью отступить к городу Платеям, чтобы занять там более удобную позицию. Первыми на новую позицию решено было двинуть отряды центра, за ними отходили афиняне; спартанцы получили задачу прикрыть отступление.
Первый этап боя - отступление греческих отрядов центра и переход персов в наступление.
Ночью центр боевого порядка греков двинулся к Платеям, а на рассвете начали отступать и афиняне. Заметив отступление греков, Мардоний решил атаковать их силами своей конницы. Но за конницей, полагая, что греки бегут, устремилась и персидская пехота. Прежде всего атакован был арьергард - спартанцы, которые обратились за помощью к афинянам. Но в это же время союзники персов атаковали афинян. Бой завязался по всему фронту.
Второй этап боя - контратака спартанцев, решившая исход боя.
Персы засылали спартанскую фалангу тучей стрел, вследствие чего спартанцы понесли значительные потери. Когда персы оказались на дистанции короткого удара, Павсаний бросил свою фалангу в контратаку и опрокинул противника. Возвращавшиеся в это время греческие отряды центра усилили фалангу спартанцев и приняли участие в преследовании бежавших в беспорядке персов. Одновременно афиняне достигли успеха в бою с греческими союзниками персов.
Третий этап боя - общее преследование разбитого персидского войска за реку Азоп и штурм укрепленного лагеря персов.
Первыми к персидскому лагерю подошли спартанцы, но их попытки ворваться в лагерь успеха не имели. С подходом афинян сопротивление персов было сломлено, и лагерь оказался в руках греков. Остатки персидского войска в беспорядке бежали к Геллеспонту.
В день победы греков над персами при Платеях греческий флот разбил персидский флот у мыса Микале. Победы на суше и на море фактически решили исход войны в пользу греческих полисов, которым вскоре удалось восстановить понтийскую коммуникацию. Хотя греко-персидская война и продолжалась еще много лет, исход ее был уже "предрешен. Персидская деспотия оказалась бессильной в борьбе с объединенными греческими полисами.
В бою при Платеях греческая фаланга снова показала свое превосходство над персидской иррегулярной конницей и пехотой. Оценивая отборную часть персидской армии, Энгельс писал: "Однако эти elite (отборные), как и остальная персидская пехота, терпели полное поражение всякий раз, когда им приходилось иметь дело даже с самыми немногочисленными отрядами греков; ее неповоротливые и беспорядочные толпы были способны только к пассивному сопротивлению против зарождающейся фаланги Спарты и Афин; доказательством тому могут служить Марафон, Платея, Микале и Фермопилы"{41}. Спартанская фаланга сумела устоять под обстрелом персидских лучников, неся значительные потери, а затем контратакой накоротке опрокинула их и обратила в бегство.
В бою при Платеях греки сражались двумя крыльями своего боевого порядка, но тактического взаимодействия между ними не было. Однако персы не сумели воспользоваться этим для уничтожения противника по частям. В отличие от Марафона греки вели здесь преследование персов до самого их лагеря, который потом взяли штурмом. Преследования вне поля боя не велось.
Выявляя причины тактических успехов греков, Геродот писал, что в храбрости и силе персы не уступают эллинам, но они плохо вооружены, неопытны и не могут равняться с греками в боевом искусстве. Персы не имели единообразного оружия, у них не было тяжелого защитного вооружения. Персидские воины не были обучены ведению регулярного боя. Поэтому Геродот и отмечал, что персы не могут равняться с эллинами в боевом искусстве.