Η μορφολογία της πεδιάδας του Μαραθώνα κατά τον πέμπτο αιώνα π.Χ. βασικά διχάζει τους ιστορικούς, καθώς η μορφή της ακτογραμμής, η φύση του μεγάλου βάλτου της περιοχής και η επέκτασή του δεν έχουν οριστικά διευκρινιστεί. Τα περισσότερα προβλήματα προκύπτουν και για την ακριβή θέση των οικισμών, οι οποίοι βρίσκονταν στην πεδιάδα, ξεκινώντας με το δήμο του Μαραθώνα, του οποίου σύμφωνα με ορισμένους ερευνητές, το μεγαλύτερο μέρος των κτισμάτων του, θεωρείται ότι είναι τώρα κάτω από το νερό, λόγω της εξέλιξης της ακτής, ενώ σύμφωνα με άλλους ερευνητές μπορούν να ταυτιστούν τα διάφορα ερείπια, ενώ σύμφωνα με άλλους ερευνητές ο οικισμός αποτελούνταν μόνο από διάσπαρτες οικίες και όχι αστικό κέντρο, ενώ με βάση την άποψη του αρχαιολόγου Γεωργίου Σωτηριάδη υπήρχε αστικό κέντρο της αρχαίας πόλης μαζί με την ακρόπολή της, το επίνειο, το προάστειο, ιερά και άλση. Υπάρχουν επίσης διάφορες θεωρίες για το ιερό του Ηρακλή και τα μνημεία τα οποία ανεγέρθησαν μετά τη Μάχη του Μαραθώνα.