Invasi Persia pertama ke Yunani
berkuasa. Sementara itu, Kleomenes membantu membangun tirani pro-Sparta dengan menempatkan Isagoras sebagai pemimpin di Athena, bertentangan dengan Kleisthenes, pemimpin keluarga Alkmaionid yang secara teradisional cukup berpengaruh, yang menganggap bahwa mereka sebenarnya merupakan pewaris alamiah atas kekuasaan di Athena. Dengan tanggapan yang berani, Kleisthenes mengemukakan
kepada rakyat Athena bahwa dia akan membentuk suatu 'demokrasi' di Athena, yang membuat para anggota aristokrasi ketakutan. Alasan Kleisthenes mengajukan hal yang radikal itu yang membuat keluarganya kehilangan kekuasaan, tidak diketahui; kemungkinan dia merasa bahwa masa-masa kekuasaan aristokrasi akan segara berakhir; yang jelas, dia tak mau
Athena menjadi negara boneka Sparta bagaimanapun caranya. Akan tetapi, akibat usulannya, Kleisthenes dan keluarganya diusir dari Athena oleh Isagoras. Namun, rakyat Athena, yang telah dijanjikan dmokrasi, memberontak dan mengusir Kleomenes dan Isagoras dari Athena. Setelah itu Kleisthenes memperoleh kembali kekuasaannya di Athena pada tahun 507 SM, dan dengan cepat
mulai mendirikan pemerintahan demokrasi. Pendirian dmokrasi merevolusi Athena, yang kelak menjadi salah satu kota paling maju di Yunani. Kebebesan dan pemerintahan mandiri yang baru saja diciptakan di Athena bermakna bahwa dengan demikian mereka secara khusus menentang kembalinya tiranya Hippias, atau segala bentuk pendudukan oleh pihak asing, baik oleh Sparta, Persia, maupun oleh bangsa lainnya.
Kleomenes tidak senang dengan semua kejadian itu, dan akhirnya dia berarak ke Athena dengan pasukan Sparta. Usaha Kleomenes untuk memulihkan kekuasaan Isagoras di Athena berakhir dengan kegagalan. Akan tetapi rakyat Athena sudah keburu merasa takut dan memutuskan untuk mengirim utusan kepada Artaphernes di Sardis, untuk memohon bantuan dari Kekaisaran Persia.
Artaphernes meminta Athena memberinya 'tanah dan air', tanda tradisional untuk ketundukan, yang disetujui oleh utusan dari Athena itu. Akan tetapi, para utusan itu dicela oleh rakyat ketika kembali ke Athena. Kleomenes lalu berusaha menghasut suatu plot untuk memulihkan Hippias sebagai penguasa Athena. Rencananya gagal dan lagi-lagi Hippias harus
melarikan diri ke Sardis. Hippias lalu membujuk Persia untuk menaklukkan Athena. Athena mengirim utusan kepada Artaphernes untuk mencegahnya mengambil tindakan, namun Artaphernes hanya menyuruh orang Athena untuk menerima kembali Hippias sebagai tiran. Orang Athena menolak keras hal ini, dan dengan demikian mereka secara terbuka menyatakan perang kepada Persia. Dengan
menjadi musuh Persia, Athena menjadi berada dalam posisi untuk mendukung kota-kota Ionia ketika mereka mulai melakukan pemberontakan. Selain itu, kenyataan bahwa demokrasi Ionia diilhami oleh Athena semakin mendorong Athena untuk mendukung Pemberontakan Ionia, apalagi kota-kota Ionia dipercaya bermula sebagai koloni-koloni Athena.
Kota Eretria juga mengirim bantuan bagi orang Ionia dengan alasan yang tak sepenuhnya jelas. Kemungkinan faktornya adalah alasan perdagangan; Eretria adalah kota dagang, yang perniagaannya terancam oleh dominasi Persia di Aigeia. Herodotos berpendapat bahwa Eretria mendukung pemberontakan sebagai balasan karena dulu orang Miletos pernah membantu Eretria dalam perang melawan Khalkis.
Athena dan Eretria mengirim satuan militer yang terdiri atas 25 trireme ke Asia Kecil untuk membantu pemberontakan. Ketika berada di sana, pasukan Yunani mengejutkan dan mengalahkan pasukan Artaphernes, sebelum kemudian bergerak menuju Sardis dan membumihanguskan kota itu. Akan tetapi, setelah itu pasukan Yunani dikejar-kejar hingga ke pantai oleh pasukan berkuda Persia dan
kehilangan banyak tentara dalam prosesnya. Meskipun serbuan mereka bisa dibilang berakhir sia-sia, Eretria dan Athena telah memicu kebencian kekal Darius, sehingga raja Persia itu bersumpah untuk menghukum kedua kota itu. Kemenangan angkatan laut Persia dalam Pertempuran Lade pada tahun 494 SM mengakhiri Pemberontakan Ionia, dan pada tahun 493 SM, tempat pertahanan
pemberontak terakhir telah ditaklukkan oleh armada Persia. Pemberontakan itu digunakan oleh Dairus sebagai alasan untuk memperluas kekaisarannya ke pulau-pulau di Aigeia timur dan Propontis, yang sebelumnya bukan bagian dari wilayah kekuasaan Persia. Berakhirnya Pemberontakan Ionia memungkinan Persia untuk mulai merencanakan pergerakan mereka selanjutnya,
yaitu memusnahkan ancaman dari Yunani terhadap Kekaisaran Persia, dan menghukum Athena serta Eretria.
Pada musim semi tahun 492 SM sebuah pasukan ekspedisi, yang dipimpin oleh menantu Darius, Mardonios, dikirim ke Yunani, terdiri atas armada laut dan pasukan darat. Meskipun tujuan utamanya adalah menghukum Athen adan Eretria, ekspedisi itu juga dilancarkan untuk menaklukkan sebanyak mungkin kota Yunani. Berangkat dari Kilikia, Mardonios mengirim pasukan darat untuk
berjalan ke Hellespontos, sedangkan dia sendiri memimpin armada laut. Dia berlayar mengelilingi pesisir Asia Kecil ke Ionia, di sana dia tinggal sebentar untuk menghapus jabatan tiran yang berkuasa di kota-kota Ionia. Mardonios menggantikan sistem tirani dengan sistem demokrasi, meskipun demokrasi juga merupakan salah satu faktor dalam Pemberontakan Ionia.
Dari sana armada Persia meneruskan perjalanan ke Hellespontos, dan setelah semua sudah siap, kapal-kapal Persia menyeberangkan pasukan darat ke Eropa. Pasukan kemudian berarak melalui Thrakia, menaklukkan kembali daerah tersebut, karena sebelumnya pernah dikuasai oleh Persia pada tahun 512 SM, pada masa kampanye Darius melawan bangsa Skythia. Setelah mencapai
Makedonia, Persia memaksa Makedonia menjadi kerajaan klien (negara bawahan) Persia. Sebelumnya Makedonia sudah menjadi sekutu Persia namun tetap merdeka.
Sementara itu, armada Persia berlayar menyeberangi Thassos, dan membuat orang Thasos tunduk pada Persia. Armada Persia lalu berlayar di sepanjang pesisir hingga sejauh Akanthos di Khalkidike, sebelum kemudian berupaya untuk memutari Gunung Athos. Akan tetapi, kapal-kapal Persia terjebak badai besar, yang membuat mereka terdampar di pesisir Athos. Akibat dari badai itu adalah rusaknya 300 kapal dengan tewas dan hilangnya 200000 tentara (menurut Herodotos).
Di tempat lain, ketika pasukan darat Persia sedang berkemah di Makedonia, suku Bryges, satu suku Thrakia lokal, melakukan serangan malam terhadap perkemahan Persia, membunuh banyak tentara Persia dan melukai Mardonios. Meskipun terluka, Mardonios berhasil memimpin pasukannya mengalahkan dan menguasai suku Bryges. Dengan insiden yang menimpa armada laut dan pasukan daratnya, Mardonios
akhirnya memimpin pasukan darat Persia kembali ke Hellespontos, sedangkan sisa-sisa kapal Persia juga mundur ke Asia. Meskipun tujuan utama kampanye ini tidak tercapai, namun Persia berhail memperluas wilayahnya dan mengamankan daerah perbatasan dengan Yunani. Ini membuat bangsa Yunani menyadari bahwa Darius memiliki tujuan tertentu terhadap mereka.
Setelah ekspedisi yang gagal, Darius beralih pada upaya diplomasi. Kemungkinan karena dia beranggapan bahwa ekspedisi sebelumnya telah membuat orang Yunani mengetahui rencananya, dan barangkali dia merasa bahwa tekad kota-kota Yunani mulai melemah. Pada tahun 491 SM Darius mengirim utusan kepada semua negara kota Yunani, meminta "tanah dan air," tanda
tradisional untuk ketundukan. Sebagian besar kota tunduk kepadanya, karena takut akan amarah Darius. Akan tetapi, di Athena para utusan Darius dibunuh, sedangkan di Sparta utusan Darius dilempar ke dalam sumur. Ini menjadikan jelas siapa yang akan menjadi lawan Persia dalam bentrokan selanjutnya, yaitu Sparta dan Athena. Kedua negara ini bekerja sama dalam menghadapai Persia meskipun keduanya pernah saling bermusuhan.