בשנה לאחר מכן, בגלל כישלונו של תמיסטוקלס להבטיח את עזרת הספרטנים נגד הפרסים, ירדה קרנו בעיני העם. למרות סחיבת הרגלים, אחרי איום מרומז של אתונה על חתימה חד צדדית על הסכם שלום, נאותה ספרטה לצאת בכל כוחה נגד הפרסים (כ-45,000 חיילים, מתוכם 10,000 הופליטים). אתונה מצידה שלחה 8,000 הופליטים. הצבא היווני המאוחד התנגש עם הפרסים בקרב פלטאיה ויכול לו. כתוצאה מהתבוסה, פינו הפרסים את יוון היבשתית. במקביל לתבוסה בפלטאיה, ספגו הפרסים תבוסה קשה בקרב מיקאלה וציים ספג אבדות כבדות. לדעת הספרטנים, תמה משימתם עם נסיגת הפרסים מאדמת יוון גופה. הספרטנים היו מוכנים לקבל את דרי האיים של הים האיגאי לברית ההלנית, אך לא רצו לעזור ליושבי אסיה הקטנה. תוכנית זו לא הייתה מקובלת עליהם וכך עם נטישתה של ספרטה, נשארה אתונה עיר-המדינה החשובה ביותר שהמשיכה במאבק נגד הפרסים.