Con la flotta semidistrutta, temendo che i Greci potessero attaccare i ponti attraverso l'Ellesponto e intrappolarlo con il suo esercito in Europa mentre stava per sopraggiungere l'inverno, Serse decise di tornare in Asia. Il Gran Re lasciò in Grecia buona parte dell'esercito al comando del generale Mardonio, che si era installato nei suoi quartieri invernali nell'ampia pianura tessalica, con l'incarico di completare la conquista l'anno successivo. Il resto dell'esercito accompagnò Serse e durante la ritirata verso l'Asia soffrì altissime perdite per fame e malattie. La primavera dell'anno seguente ripresero le operazioni militari; Mardonio offrì un'alleanza e riparazioni di guerra agli Ateniesi a patto che uscissero dall'alleanza anti-persiana. Di fronte alla minaccia di una rottura dell'alleanza, i Peloponnesiaci si decisero ad abbandonare la loro strategia di difesa dell'istmo e marciarono verso l'Attica: Mardonio arretrò in Beozia per attirare i Greci in campo aperto e i due eserciti si scontrarono presso la città di Platea dove i Greci sconfissero i Persiani infliggendo loro gravi perdite e costringendoli a ritirarsi verso il nord. Lo scontro, nel quale rimase ucciso lo stesso Mardonio, pose fine all'invasione persiana anche perché nel frattempo si era svolta una seconda battaglia navale vicino a Capo Micale nella quale la flotta ellenica aveva distrutto oltre la metà delle navi persiane superstiti di Salamina.