Zunächst kämpfte Artemisia in der Seeschlacht beim Kap Artemision der griechischen Insel Euböa mit. Laut der Darstellung von Herodot soll sie dann als Einzige Xerxes davon abgeraten haben, die Griechen in der Meerenge zwischen Attika und Salamis anzugreifen, wohin sich die griechische Flotte zurückgezogen hatte. Alle übrigen Kriegsräte und Bundesgenossen des Xerxes seien dagegen für die Durchführung der Seeschlacht von Salamis eingetreten. Zur Begründung ihrer Haltung gab Artemisia an, dass die griechische Flotte der persischen überlegen sei; überdies werde auch das ganze persische Landheer leiden, wenn die Flotte von den Feinden vernichtet würde. Stattdessen solle Xerxes rasch mit seiner Landarmee nach dem Peloponnes ziehen; die Griechen, denen es auf Salamis ohnehin an Proviant mangele, würden sich dann zerstreuen, Athen im Stich lassen und in ihre Heimatstädte zurückkehren. Offenbar gibt Herodot hier nicht eine authentische Rede Artemisias, sondern seine eigene Beurteilung der militärischen Lage wieder. Xerxes sei laut Herodot von Artemisias Rede beeindruckt gewesen, habe sich aber dennoch entschlossen, entgegen ihrem Rat die Seeschlacht zu wagen.