Callicratida, avendo avuto notizia dell'arrivo della flotta di soccorso, lasciò una parte della flotta a sorvegliare le forze ateniesi assediate a Mitilene e con la parte restante volse contro il grosso della forza ateniese. Le flotte si incontrarono presso le Isole Arginuse e presto si accese lo scontro: avendo equipaggi meno esperti di quelli spartani, gli ateniesi decisero di suddividere la flotta in 8 divisioni autonome (ciascuna per stratega) e la disposero su due file, al fine di impedire che gli avversari ricorressero alla manovra del diekplous. Assumendo l'iniziativa, gli ammiragli ateniesi estesero le linee di battaglia, aggirarono gli spartani e li misero a mal partito; nonostante i consigli dei sottoposti, Callicratida rifiutò la ritirata, divise la flotta in due tronconi e ordinò un contrattacco nel quale perì. Al termine dello scontro, gli ateniesi persero 25 navi su 150, gli spartani oltre 70 su 120.