Darius starb 486 v. Chr. und wurde von seinem Sohn Xerxes abgelöst, der die Rebellion in Ägypten niedergeschlagen hatte und nach Griechenland zog. Der Sturm brachte zwei Brücken zum Einsturz, die über den Hellespont (Dardanellen) gebaut worden waren. Daraufhin ordnete Xerxes an, dass das Meer gepeitscht und Ingenieure geköpft werden sollten. Es wurden neue Pontonbrücken gebaut, über die die Perser im Frühjahr 480 v. Chr. auf den Balkan vorstießen. Die persische Flotte bewegte sich parallel zum Heer.

Nach der Schlacht von Marathon wurde in Athen einige Jahre lang ein politischer Kampf zwischen Miltiades, Xanthippus, Aristides und Themistokles geführt. Die Athener wussten, dass die Perser sich auf einen neuen Feldzug vorbereiteten und mussten eine Verteidigung vorbereiten, aber sie wussten nicht wie. Das wichtigste Wort bei den Überlegungen über die Art der Verteidigung hatten Themistokles und Aristides. Themistokles war ein Stratege bei Marathon und befürwortete die Schaffung einer Marine, während der Anführer der Landbesitzer Aristides für die Ausrüstung mit schwerer Infanterie war. Der Sieger war Themistokles, der von attischen Matrosen, Kaufleuten und Geschäftsleuten unterstützt wurde, die für einen fortschrittlicheren allgemeinen Fortschritt in der Marine waren. Aristides wurde durch Ächtung ins Exil geschickt.

Neben den Athenern bereiteten auch die anderen Griechen einen Angriff auf die Perser vor. 481 v. Chr. hatten sich Vertreter von 31 Städten an der Landenge von Korinth getroffen und beschlossen, sich zusammenzuschließen und Griechenland zu verteidigen. Alle böotischen Städte außer Plataea und alle Thessalier standen auf der Seite der Perser. Viele griechische Städte blieben neutral. Spartaner und Athener übernahmen die Führung der vereinigten Griechen.

Schlacht bei den Thermopylen

Im Juni 480 v. Chr. zogen persische Armee und Flotte vom Golf von Thessaloniki durch Thessalien nach Süden. Das Heer musste die Schlucht der Thermopylen durchqueren, wo die Perser auf eine Truppe von Peloponnesiern unter der Führung des spartanischen Königs Leonidas trafen. Die Griechen hatten den überlegenen Persern lange Zeit widerstanden und sie in Schach gehalten, solange sie nicht von den Persern von hinten umzingelt waren. Die Griechen hatten sich zurückgezogen, während die Spartaner blieben und heldenhaft starben (Thermopylae Epitaph: Oh Fremder, sage den Lakedämoniern, dass wir hier liegen und auf ihre Worte vertrauen). Die Helden der Thermopylen wurden für die anderen geopfert, weil sie den Athenern die Evakuierung ermöglichten und das Militär teilten.

Schlacht von Artemisia

Die griechische Flotte unter der Führung von Eurybiades stellte sich den Persern an der Nordspitze von Euböa Artemis entgegen. Dort wurde die Schlacht mit wechselndem Glück geführt. Den Griechen gelang es, die Perser aufzuhalten, aber nachdem Leonidas seine Niederlage bekannt gegeben hatte, zogen sich die Griechen nach Süden zurück.

Schlacht von Salamis

Xerxes drang über die Thermopylen in Griechenland ein. Die Bevölkerung von Athen hatte bereits in Athen, Ägina und Troezen Zuflucht gesucht, dank der Flotte, die sich aus der Schlacht von Artemisia zurückzog. Im September 480 v. Chr. drangen die Perser in Athen ein und verwüsteten und brannten es nieder. Die persische Flotte segelte nach Phalerum.

Ende September fand eine große Seeschlacht auf der Insel Salamis statt. Dort umschifften die griechischen Triremen geschickt die riesigen persischen Schiffe, die im Kanal zwischen Salamis und der Küste nicht zum Kampf aufgestellt werden konnten. Den größten Verdienst an diesem Sieg hatte Themistokles, der die Schlacht anführte und sich für den Bau einer Flotte einsetzte. Die Perser verloren bei Salamis viele Schiffe, die ihre Bodentruppen unterstützten, vor allem wegen des Nachschubs. Xerxes, der die Schlacht von Salamis von der Küste aus beobachtete, war gezwungen, seine Armee nach Asien zurückzuziehen. Er ließ in Thessalien ein paar tausend Truppen zurück, die von Mardonius angeführt wurden.

Schlacht von Plataea

Mardonius versuchte sehr geschickt über den makedonischen König Alexander I. einen Deal mit den Athenern zu machen, hatte aber keinen Erfolg. Im Frühjahr des Jahres 479. v. Chr. zog Mardonius von Thessalien aus nach Beotien, wo ihn seine Verbündeten, die Thebaner, aufnahmen, und von dort aus drang er in Attika ein. Die Athener wurden erneut vertrieben und die Perser drangen wieder in Athen ein. Athener, Platäer und viele Peloponnesier hatten sich zusammengetan und griffen die Perser im August 479 v. Chr. bei Plataea in Böotien an. Die Griechen unter dem Kommando des Spartaners Pausanias besiegten die Perser, und Mardonius wurde in der Schlacht getötet.

Schlacht von Mykale

Diese Schlacht fand im August 479 v. Chr. statt. (In einigen Versionen am selben Tag wie die Schlacht von Plataea). Die griechische Flotte in Kleinasien hatte bei Mykale die Perser geschlagen. Danach zog sich die griechische Flotte auf Samos zurück. Die Spartaner zogen sich zurück, während die Athener den Krieg gegen Persien fortsetzten. Im Frühjahr 478 v. Chr. nahmen sie den Sestos am Hellespont ein. Die Mannschaft beendete die griechisch-persischen Kriege auf europäischem Boden. Die Griechen unter den Athenern gingen zum Gegenangriff über und die kleinasiatischen Griechen begannen, sich von der persischen Herrschaft zu befreien.