כניעת התסאליים לפרסים, פסלה את האפשרות הראשונה וקידמה את האופציה השנייה – עיבוי מעבר תרמופילאי. למעבר הצר בין צוקי ההרים והים נשלחו כמה אלפי חיילים, ובכללם כ-300 ספרטנים מובחרים ובראש מלכם לאונידס הראשון. צפונית-מערבית לו, בארטמיסיון התמקם לו הצי המשותף של בעלות הברית. מדובר, אפוא, על כוח קטן יחסית, מול הצבא הפרסי האדיר, ואשר על כן כלל לא חלמו לבלום אותו ולהניסו. מטרת העמידה בתרמופילאי הייתה לעכב את קצב התקדמותו של הצבא הפרסי ובמקביל לנהל מערכה ימית נגד הצי שלו, ושם, האמינו האתונאים, יש להם יתרון על פני צי האויב. המערכה שהתנהלה בארטמיסיון החלה ב"מעורבות האלים": סערה נוראה שפרצה בים הסבה נזקים כבדים לספינות הפרסיות ולבנות בריתם, ואת הנזק הכבד ביותר הסבו תלת הטוריות, ספינות המלחמה האתונאיות. היום השלישי לקרבות היה שקול בין הכוחות והאבדות היו קשות לשני הצדדים. הצי הפרסי נסוג לים הפתוח והצי האתונאי הדרים לעבר דרום מערב אטיקה.