Персидское вторжение зависело от флота, который должен был поддерживать и поддерживать огромную армию. Несмотря на потерю многих кораблей во время шторма у мыса Артемезий и задержку у Фермопил, персидская армия продвигалась вперед, захватила и сожгла Афины. Население бежало на прибрежные острова. Стратегия Ксеркса, направленная на планомерное низведение греческих государств до уровня вассальной зависимости, потерпела крах в битве при Саламине в 480 г. до н.э. Вероятно, персидские военные корабли, вновь использовавшиеся в качестве транспортов, не были полностью укомплектованы. На триреме можно было эффективно грести только одним веслом в шестьдесят человек, но она не могла развивать максимальную мощность. Греческие корабли, напротив, имели полный комплект гребцов и дополнительной пехоты. Именно поэтому Фемистокл решил сражаться в "узком месте", где важность морского мастерства сводилась к минимуму, а на первый план выходила мускульная сила и бронированная пехота. Геродот объясняет победу тем, что греки держали строй, а персидские эскадры - нет. Это должно быть сразу же узнаваемо как описание боя гоплитов.
В день сражения Афины оставались государством переходного типа: они владели 200 триремами, но могли задействовать только половину из них. Остальные были отданы во временное пользование союзникам. Нехватка рабочей силы вынудила государственных деятелей афинской морской державы, начиная с Фемистокла, создать империю для финансирования флота. Их аргументация была проста: победа при Саламине и при Платеях в следующем году не могла обеспечить свободу Греции. Чтобы противостоять персидской угрозе, Греции нужны были единство и союзники, и Афины искали их в Ионии и Египте.
По меткому выражению Фукидида, Саламины стали определяющим моментом культурной трансформации. Революционная концепция Фемистокла переосмыслила степенный, сухопутный город Афины, считавший Марафон вершиной славы, в имперскую метрополию уникальной морской империи. В переводе Томаса Гоббса афиняне оставили свой город, "отправились на корабль и стали моряками". Это не было тактическим выбором: это означало изменение культуры. Заслуга и вина принадлежали Фемистоклу.
Однако славные времена афинского военно-морского превосходства остались в будущем и требовали дальнейших коренных преобразований. Потребовалось не одно поколение профессиональной подготовки, чтобы создать победоносную тактическую изощренность Второй Пелопоннесской войны (431-404 гг. до н.э.). В 480 г. до н.э. афиняне признали сидонцев, которым выпала честь перевозить Ксеркса на своем флагманском корабле, мастерами боевых трирем. После Саламины три сидонские триремы были выставлены в качестве трофеев, что отражало гордость афинян за то, что они одержали победу над победителями Ладе, предшественниками их морской державы. Афинская статуя победы, установленная в общегреческом культовом центре в Дельфах, держала клюв триремы; она была оплачена из боевых трофеев. Однако Саламин был предвестником афинского военно-морского величия, а не его доказательством. Флот стал бы зрелым только тогда, когда Афины обзавелись бы империей, которая могла бы его финансировать.
Возвращение уменьшенной, но все еще мощной персидской армии в Аттику весной 479 г. до н.э. выявило фундаментальные разногласия в греческом союзе. Спартанцы, больше озабоченные укреплением Коринфского перешейка, чем помощью своим аттическим союзникам, откладывали отправку своей армии до тех пор, пока афиняне не указали, что никакие стены не смогут защитить Пелопоннес от персидской армии, переправляемой на афинских кораблях. Поняв ценность морской мощи, персидский полководец Мардоний предложил афинянам присоединиться к Великому царю и помочь завоевать остальную Грецию. Предложение персов побудило спартанцев к запоздалым действиям, хотя в ходе горького обмена мнениями, предвещавшего будущий конфликт, спартанские посланники обвинили в Персидской войне афинское честолюбие, "стремящееся расширить вашу империю". В одном из отрывков Геродот с поразительной жестокостью потребовал от своей аудитории признать темную сторону новой демократии: когда один из афинских советников предложил принять условия персов, он был забит камнями до смерти коллегами по совету; его семья разделила его участь от рук жен и детей его убийц.