I nuovi protagonisti sono Sullivan Stapleton e Eva Green nei ruoli dell'ateniese Temistocle e della regina Artemisia. La maggior parte della pellicola è incentrata sulle battaglie di Capo Artemisio e di Salamina, svoltasi la prima negli stessi tre giorni della battaglia delle Termopili, e la seconda un mese dopo. Inoltre il personaggio di Serse (interpretato nuovamente da Rodrigo Santoro) ha un ruolo più ampio rispetto al primo film: il secondo capitolo delinea il suo passato, la sua "trasformazione" da uomo a divinità in terra e i motivi che lo hanno spinto a dichiarare guerra alla Grecia.