Dareios zemřel v roce 486 př. n. l. a jeho nástupcem se stal syn Xerxes, který potlačil povstání v Egyptě a přesunul se do Řecka. Bouře zřítila dva mosty, které byly postaveny přes Hellespont (Dardanely). Xerxes pak nařídil, aby bylo moře vybičováno a inženýři sťati. Byly zde postaveny nové pontonové mosty, přes které se Peršané v roce 480 př. n. l. na jaře přesunuli na Balkán. Perské loďstvo se pohybovalo souběžně s armádou.

Po maratónské bitvě se v Athénách několik let vedly politické boje mezi Miltiadem, Xanthippem, Aristidem a Themistoklem. Athéňané věděli, že se Peršané chystají na nový pochod, a museli připravit obranu, ale nevěděli jak. Hlavní slovo při úvahách o typu obrany měli Themistoklés a Aristidés. Themistoklés byl stratégem u Marathónu a zasazoval se o vytvoření námořnictva, zatímco vůdce zeměpánů Aristidés byl pro vybavení těžkou pěchotou. Zvítězil Themistoklés, kterého podporovali attičtí námořníci, obchodníci a podnikatelé, kteří byli pro pokročilejší všeobecný pokrok v námořnictvu. Aristidés byl ostrakizací poslán do vyhnanství.

Kromě Athéňanů se k útoku na Peršany připravovali i ostatní Řekové. Roku 481 př. n. l. se u Korintského průlivu sešli zástupci 31 měst a rozhodli se spojit a bránit Řecko. Na straně Peršanů stála všechna bójská města kromě Platají a všechny Tesaly. Mnoho řeckých měst zůstalo neutrálních. Vedení sjednocených Řeků převzali Sparťané a Athéňané.

Bitva u Thermopyl

V červnu 480 př. n. l. vyrazilo perské vojsko a loďstvo od Soluňského zálivu přes Thesálii na jih. Vojsko muselo projít Thermopylskou soutěskou, kde se Peršané střetli s oddílem Peloponésanů vedeným spartským králem Leonidem. Řekové dlouho odolávali přesile Peršanů a drželi se jich, dokud je Peršané neobklíčili zezadu. Řekové se stáhli, zatímco Sparťané zůstali a hrdinně zemřeli (epitaf u Thermopyl: (Ó cizinče, řekni Lakedaemonským, že tu ležíme, věříce jejich slovům). Hrdinové u Thermopyl byli obětováni za druhé, protože umožnili Athéňanům evakuaci a rozdělili vojsko.

Bitva u Artemisie

Řecké loďstvo vedené Eurybiadem se postavilo Peršanům na severním cípu Euboie Artemis. Tam se bitva vedla s proměnlivým štěstím. Řekům se podařilo Peršany udržet, ale poté, co Leonidas oznámil, že prohrál, Řekové ustoupili na jih.

Bitva u Salamíny

Xerxes vstoupil do Řecka přes Thermopyly. Obyvatelé Athén již hledali útočiště v Athénách, Aegině a Troezenu díky námořnictvu, které se stáhlo z bitvy u Artemidy. V září 480 př. Kr. vtrhli Peršané do Athén, které zpustošili a vypálili. Perské loďstvo vplulo do Faléra.

Koncem září došlo na moři u ostrova Salamína k velké bitvě. Tam řecké triéry obratně manévrovaly kolem obrovských perských lodí, které se nemohly postavit k boji v průlivu mezi Salamínou a pobřežím. Na tomto vítězství měl největší zásluhu Themistoklés, který bitvu vedl a zasazoval se o budování námořnictva. Peršané u Salamíny ztratili mnoho lodí, které byly podporou jejich pozemních sil, zejména kvůli zásobování. Xerxés, který bitvu u Salamíny sledoval z pobřeží, byl nucen stáhnout své vojsko do Asie. V Thesálii zanechal několik tisíc vojáků vedených Mardoniem.

Bitva u Platají

Mardonius se velmi chytře pokusil přes makedonského krále Alexandra I. uzavřít dohodu s Athéňany, ale neuspěl. Na jaře roku 479. Kr. se Mardonius z Thesálie připojil k Beotii, kde ho přijali jeho spojenci Thébané, a odtud vstoupil do Attiky. Athéňané byli opět pohnuti a Peršané znovu vstoupili do Athén. Athéňané, Platejci a mnozí Peloponésané se spojili a v srpnu roku 479 př. n. l. zaútočili na Peršany u Platají v Boeotii. Řekové pod velením Sparťana Pausania Peršany porazili a Mardonius byl v bitvě zabit.

Bitva u Mykaly

Tato bitva se odehrála v srpnu roku 479 př. n. l.. (Podle některých verzí ve stejný den jako bitva u Platají). Řecké námořnictvo v Malé Asii na místě Mycale porazilo Peršany. Poté se řecké námořnictvo stáhlo na Samos. Sparťané se stáhli, zatímco Athéňané pokračovali ve válce proti Persii. Na jaře roku 478 př. n. l. dobyli Sestos na Hellespontu. Tím ukončili řecko-perské války na evropské půdě. Řekové pod vedením Athéňanů přešli do protiútoku a maloasijští Řekové se začali osvobozovat z perské nadvlády.

.