В 491 г. до н. э. в города материковой Греции были отправлены персидские послы с требованием «земли и воды», т. е. покорности власти Дария. Большинство греческих городов ответили согласием на требование послов, и лишь Спарта и Афины отказались подчиниться и даже убили самих послов. Персы начали готовиться к новому походу против Греции.
В начале августа персидская армия с помощью опытных греческих проводников направилась на кораблях в Аттику и высадилась на равнине Марафон в 40 км от Афин. Равнина эта тянется в длину на 9 км, а ширина ее составляет 3 км. Персидское войско вряд ли насчитывало более 15 тыс. человек. У Афин было 10 тыс. человек воинов, и ожидался приход войска из Спарты. 12 августа 490 г. до н. э., афинское войско стремительным маршем двинулось на противника, чтобы дать генеральное сражение. Персидские воины боролись мужественно, в центре смяли афинские ряды и стали преследовать их. Но на флангах у персов было меньше сил, и там они потерпели поражение. Затем афиняне стали биться с персами, прорвавшимися в центре. После этого персы начали отступать, неся большие потери. На поле боя осталось 6400 персов и их союзников и всего 192 афинянина.
Несмотря на понесенное поражение, Дарий не оставлял мысли о новом походе против Греции. Но подготовка такого похода требовала много времени, а между тем в октябре 486 г. до н. э. в Египте вспыхнуло восстание против персидского господства. Через месяц Дарий I, которому было 64 года, умер, не успев восстановить свою власть в Египте.
Преемником Дария I на персидском троне стал его сын Ксеркс. В январе 484 г. д.н. э. ему удалось подавить восстание в Египте. Египтяне подверглись безжалостной расправе, имущество многих храмов было конфисковано. А вскоре восстал Вавилон. Осада Вавилона длилась долго и завершилась в марте 481 г. до н. э. жестокой расправой. Городские стены и другие укрепления были срыты, многие жилые дома разрушены. Лишь после этого Ксеркс выступил в поход. Весной 480 г. до н. э. все сатрапии от Индии до Египта послали свои контингенты, чтобы покорить Грецию.
Греки решили оказать сопротивление в узком горном проходе под названием Фермопилы, Общее количество греков, охранявших Фермопилы, равнялось 6500 человек. Но спартанский царь Леонид, командовавший греческим войском, приказал главным силам отступить, а сам с 300 спартанцами остался прикрывать отступление. Они мужественно сражались до конца, пока все не погибли.
Новое сражение между греками и персами произошло на море. Греки придерживались такой тактики, что на море они должны наступать, а на суше обороняться. Объединенный греческий флот стоял в бухте между островом Саламином и побережьем Аттики, где большой персидский флот был лишен возможности маневрировать. Греческий флот состоял из 380 кораблей, из которых 147 принадлежали афинянам и были построены недавно с учетом всех требований военной техники.
В руководстве флотом большую роль играл талантливый и решительный полководец Фемистокл. У персов было 650 кораблей, Ксеркс надеялся одним ударом уничтожить весь вражеский флот и тем самым победоносно закончить войну. Однако незадолго до битвы трое суток бушевала буря, многие персидские корабли были выброшены на скалистый берег, и флот понес большие потери. После этого, 28 сентября 480 г. до н. э., произошла битва при Саламине, которая продолжалась целых двенадцать часов. Персидский флот оказался скованным в узком заливе, и его корабли мешали друг другу. Греки одержали в этой битве полную победу, и большая часть персидского флота была уничтожена.
Ксеркс с частью армии решил вернуться в Малую Азию, оставив своего полководца Мардония с войском в Греции.
Решающая битва произошла 26 сентября 479 г. до н. э. близ г. Платеи. Персидские конные лучники начали обстрел греческих рядов, и противник стал отступать. Мардоний во главе тысячи отборных воинов ворвался в центр спартанского войска и нанес ему большой ущерб. Но у персов в отличие от греков не было тяжелого вооружения, и в военном искусстве они уступали противнику. Персы располагали первоклассной конницей, однако она по условиям местности не могла принять участия в битве. Вскоре Мардоний вместе со своими телохранителями погиб. Персидское войско оказалось расколотым на отдельные отряды, которые действовали несогласованно. Персидская армия была разгромлена, и ее остатки переправились на кораблях в Малую Азию.
В конце осени того же, 479 г. до н. э. произошло крупное морское сражение при мысе Микале у берегов Малой Азии. Во время битвы малоазийские греки изменили персам и перешли на сторону материковых греков; персы потерпели полное поражение. Это поражение послужило сигналом к повсеместным восстаниям греческих государств в Малой Азии против персидского господства.