Восставшие захватили Сардынач. X в. до н.э., столицу сатрапии Лидия, но сатрап Артаферн быстро вернул город и погнал греков обратно к морю, нанеся им жестокое поражение в битве при Эфесе. Восставшие города были не в состоянии выступить против персов единым фронтом и в большинстве были вновь присоединены к Персидскому царству.

В первую очередь он был движим стремлением наказать Афины за то, что они поддержали Ионийское восстание.

В порядке подготовки к вторжению в Грецию персидский военачальник Мардонийнач. V в. до н.э. укрепил контроль над беспокойными Фракией и Македонией. Однако его флот был разбросан и большей частью потоплен штормом у скалистого мыса близ горы Афон, поэтому Мардоний вынужден был вернуться в Малую Азию.

Теперь Дарий решил послать войска прямо через Эгейское море, чтобы атаковать Афины и Эретрию. Командовали Артаферн и мидийский генерал Датис. Экспедиция состояла из сливок персидской армии и флота и, возможно, насчитывала около 50 тысяч человек (но никак не 100 тысяч по Геродоту). В составе ее находился также бывший афинский тиран Гиппий.

Разъяренный Дарий начал сложные приготовления к походу для полного подавления Греции, готовя на этот раз комбинированную сухопутно-морскую экспедицию.

За три года Ксеркс486465 гг. до н.э. и 486466 гг. до н.э. собрал в Сардах армию, насчитывавшую до 200 тысяч человек, возможно, самую большую, когда-либо до этого времени собранную. Через Геллеспонт были наведены два длинных плавучих моста, по которым армия могла двигаться параллельными колоннами. Чтобы предотвратить получение какой-либо помощи греческими государствами от богатых греческих колоний в Сицилии, Ксеркс заключил договор с Карфагеном, который согласился напасть на Сицилию, когда персидский царь начнет вторжение в Грецию. Эти приготовления обнаружили замечательную персидскую способность к дипломатии, а также к стратегическому и административному планированию.

Несмотря на победу при Марафоне, греки все еще боялись и уважали военную мощь Персии и были встревожены известиями о приготовлениях Ксеркса. Большинство афинян и значительная часть пелопоннесских государств, ведомые Спартой, мужественно решили сопротивляться. Остальные греческие государства, по большей части убежденные в неодолимости силы персов, или стремились остаться нейтральными, или поддерживали Ксеркса.

Затянувшаяся морская война с соперничающей Эгиной заставила многих граждан, ведомых Фемистокломок. 525ок. 460 гг. до н.э., ратовать за придание особого значения морским силам — в первую очередь, поскольку они не видели возможности противостоять персидской армии на суше. Другая партия, под предводительством Аристидаок. 540ок. 467 гг. до н.э., указывала на уязвимость Афин перед сухопутным вторжением, настаивая, что даже самый большой в мире флот не сможет защитить город от персидской армии. Вопрос был решен народным голосованием; Аристид потерпел поражение, и Фемистокл немедленно начал осуществлять обширную программу строительства трирем (483 г.).

Аристид был изгнан из Афин. На строительство флота ассигновались большие суммы. За два года флот увеличился до 300 боевых трехпалубных триер. Одновременно были развернуты большие работы по укреплению афинской гавани Пирей, однако к началу нового вторжения персов в Грецию они не были закончены.

Теперь готовящиеся к отражению вторжения государства разошлись во взглядах на стратегию. Пелопоннесцы предлагали оставить всю часть Греции, лежащую севернее Коринфского перешейка, считая, что этот чуть более чем семикилометровый коридор может быть легко защищен. Однако афиняне отказались покинуть свой город. Фемистокл указал на уязвимость Пелопоннеса перед персидскими морскими силами и настаивал на том, что персидское наступление может быть с успехом остановлено, как на суше, так и на море, значительно дальше к северу. Понимая важность для кампании афинского флота, спартанцы неохотно согласились на стратегию Фемистокла.

В 481 г. до н. э. был организован Военно-оборонительный союз из 31 греческого государства во главе со Спартой. Но этот союз объединял небольшую часть греческих общин. Таким образом, Спарте и Афинам не удалось организовать единого греческого фронта против персов. Но образование Военно-оборонительного союза было все же крупным политическим достижением и сыграло немалую роль в развернувшейся вскоре борьбе.

Все пелопоннесцы отступили за укрепления на Коринфском перешейке. Фемистокл, однако, отказался оттянуть свой флот, как того требовали спартанцы, использовав вместо этого корабли для переправки населения Афин на близлежащий остров Саламин. Остальные соединения греческого флота с неохотой согласились остаться и сражаться.

Армия Ксеркса, понесшая пока мало потерь, была усилена войсками из Фив и других северных греческих государств. Персидский флот, вероятно, все еще насчитывал более 700 боевых кораблей — вдвое больше числа греческих триер. Фемистокл боялся, что персы заблокируют греческий флот, в то время как мощный их армейский контингент будет высаживаться в тылу защитников перешейка. Поэтому он направил Ксерксу секретное послание, обещая в случае атаки персидского флота перейти на его сторону, остаток греческой эскадры в таком случае поспешит скрыться. Ксеркс приказал флоту начать движение этой же ночью. В то время как египетская эскадра заблокировала западный выход из пролива, заняв позицию к югу от Саламина, главные силы, по крайней мере 500 кораблей, построились в боевую линию перед восточным входом в пролив. Перед рассветом персидская пехота высадилась на островок Пситаллею, расположенный у входа в пролив. На материке, на вершине холма, возвышавшегося над проливом, восседал на троне Ксеркс, намереваясь наблюдать за битвой, которая подарит Грецию его империи.

В значительной степени зависящая от снабжения морем армия Ксеркса не могла дольше удерживать Афины. Примерно с половиной своей армии и остатками флота он направился обратно, к Геллеспонту, оставив Мардония с остальными войсками в Северной Греции.

Саламинский бой был переломным моментом в ходе войны. Эта первая морская победа греков над персами способствовала сплочению греческих полисов. Для борьбы с персами теперь имелись крупные силы на суше и на море. Обстановка требовала от греков перехода в контрнаступление, предпосылки успеха которого создала Саламинская победа, лишившая сухопутную армию персов возможности опираться на свой флот. В отношении стратегического плана у греков не было единства: афиняне требовали от спартанцев выделения крупных сил для перехода в контрнаступление против Мардония, спартанцы же, уклоняясь от участия в сражении, настаивали на организации морского похода к Геллеспонту с целью прервать коммуникацию персидского войска и этим вынудить Мардония к отступлению без боя.

Флот и армия под командованием Павсания захватили Кипр, а затем через Эгейское море и Геллеспонт вернулись, чтобы захватить Византий

Спарта и большая часть других государств европейской Греции прекратили войну, но Афины, становясь в еще большую зависимость от заморской торговли, особенно от поставок зерна из регионов Черного моря, продолжали помогать греческим городам в Малой Азии вырваться из под власти Персии, образовав союз, называвшийся Делийской лигой. Вскоре союз стал лишь фасадом действительного афинского господства надо всеми входящими в него государствами.

В ответ на призыв о помощи сильный афинский флот отплыл в Египет и помог мятежникам захватить столицу, Мемфис. Однако персидский гарнизон продержался в крепости почти 4 года, пока новая армия, прибывшая из Персии, не изгнала афинян в 456 г. Теперь уже афиняне и повстанцы на два года оказались осажденными на одном из нильских островов, чтобы в конце концов подвергнуться полному уничтожению, когда персы отвели воды реки и атаковали.