Perang Yunani-Persia
menghukum orang-orang Naxos atas perlawanan mereka terhadap ekspedisi Persia yang gagal satu dekade sebelumnya. Banyak warganya yang kabur ke pegunungan, sedangkan penduduk yang tertangkap dijadikan budak. Pasukan Persia lalu membakar kota dan kuil di Naxos. Armada Persia kemudian menyeberangi Laut Aigea untuk menuju Eretria. Dalam perjalanannya, pasukan Persia mengambil sandera dan pasukan dari tiap pulau yang mereka singgahi.
Pasukan Persia berlayar ke Euboia, dan bergerak menuju target utama mereka yang pertama, Eretria. Orang Eretria tidak berusaha untuk mencegah pasukan Persia berlabuh dan berarak menuju kota mereka, Akibatnya pasukan Persia dapat mengepung Eretria. Selama enam hari, pasukan Persia menyerang dinding pertahanan Eretria dan kerugian dialami oleh kedua belah pihak; Namun, pada hari
ketujuh, dua orang Eretria yang terkemuka membuka gerbang. Mereka berkhianat dan menyerahkan kota kepada pasukan Persia. Kota itu dihancurkan, dan kuil serta suaka suci dijarah dan dibakar. Selain itu, sesuai perintah Darius, semua penduduk kota dijadikan budak.
Selanjutnya armada Persia bergerak ke selatan menuju Pesisir Attika. Mereka berlabuh di Pantai Marathon, sekitar dari Kota Athena. Di bawah panduan Miltiades, seorang jenderal yang punya banyak pengalaman berperang melawan orang Persia, pasukan Athena bergerak untuk menghalangi dua jalur keluar dari daratan Marathon. Kebuntuan berlangsung selama lima hari, sebelum akhirnya pasukan Athena (untuk
alasan yang tidak diketahui) memutuskan untuk menyerang pasukan Persia. Meskipun pasukan Persia memiliki prajurit yang jauh lebih banyak, namun hoplites Yunani terbukti efektif melawan infanteri ringan Persia. Pasukan Yunani memukul mundur kedua sayap pasukan Persia sebelum kemudian megacak-acak bagian tengahnya. Sisa-sisa pasukan Persia kabur ke kapal mereka dan
meninggalkan pertempuran. Herodotos mencatat bahwa sekitar 6400 mayat prajurit Persia ditemukan di tempat pertempuran, sedangkan pasukan Athena hanya kehilangan 192 pprajurit.
Segera setelah pasukan Persia yang selamat bergerak ke laut, pasukan Athena dengan cepat berjalan kembali ke kota Athena. Pasukan Athena tiba tepat waktu untuk mencegah Artaphernes berlabuh di Kota Athena. Menyadari bahwa kesempatannya sudah hilang, Artaphernes pun mengakhiri kampanye ini dan kembali ke Asia.
Pertempuran Marathon merupakan titik balik pada Perang Yunani-Persia, dan menunjukkan bahwa pasukan Persia dapat dikalahkan. Peristiwa itu juga menunjukkan keunggulan hoplites Yunani, yang bersenjata lebih berat, dan memperlihatkan bahwa hoplites sangat potensial jika digunakan secara tepat. Pertempuran Marathon barangkali sekarang lebih terkenal sebagai asal usul untuk balapan Marathon.
Setelah gagal pada invasi pertamanya, Darius mulai membangun pasukan yang lebih besar untuk benar-benar menaklukkan Yunani; namun pada tahun 486 SM Mesir melakukan pemberontakan terhadap Persia sehingga ekspedisi ke Yunani harus ditunda. Darius meninggal ketika sedang bersiap untuk bergerak ke Mesir, dan takhta Persia beralih kepada putranya Xerxes I.
Xerxes menumpas pemberontakan Mesir, dan dengan cepat mempersiapkan kembali pasukan untuk menyerang Yunani lagi. Karena ini adalah invasi berskala besar, maka dibutuhkan perencanaan, pengumpulan perbekalan, dan persiapan prajurit yang cukup lama. Xerxes memutuskan bahwa Hellespontos akan menjadi jalur bagi pasukannya untuk menyeberang ke Eropa, dan kanal harus digali
menyeberangi tanah genting di Gunung Athos (armada Persia pernah dihancurkan pada tahun 492 SM ketika berusaha memutari garis pantai ini). Rencana Xerxes merupakan proyek luar biasa yang belum pernah dilakukan siapapun pada masanya. Namun, kampanye harus tertunda selama satu tahun karena terjadi pemberontakan lagi di Mesir dan Babilonia.
Persia bersimpati kepada beberapa negara kota Yunani, termasuk Argos, yang berjanji akan memihak Persia begitu pasukan Persia mencapai perbasatan mereka. Keluarga Aleuadai, yang memerintah kota Larissa di Thessalia, melihat invasi ini sebagai sebuah kesempatan untuk memperluas kekuasaan mereka. Sementara Thebes, meskipun tidak secara terang-terangan bersekutu dengan Persia, diduga bersedia membantu pasukan Persia begitu invasi tiba.
Pada tahun 481 SM, setelah sekitar empat tahun persiapan, Xerxes mulai mengumpulkan pasukannya untuk menyerang Eropa. Herodotos memberikan daftar nama 46 bangsa yang prajuritnya menjadi bagian dalam pasukan Xerxes. Pasukan Persia berkumpul di Asia Kecil pada musim panas dan musim gugur tahun 481 SM. Pasukan dari kesatrapan timur berkumpul di Kritala,
Kappadokia dan dipimpin oleh Xerxes ke Sardis. Di sana mereka menghabiskan musim dingin. Pada awal musim semi, pasukan bergerak ke Abydos, dan mereka bergabung dengan pasukan dari kesatrapan barat. Lalu pasukan yang telah dikumpulkan oleh Xerxes itu berarak menuju Eropa, menyeberangi Hellespontos melalui dua jembatan ponton.
Jumlah prajurit yang dikumpulkan oleh Xerxes pada invasi kedua ke Yunani telah menjadi tema perdebatan yang tiada akhir. Sebagian besar sejarawan modern menolak jumlah 2.5 juta prajurit yang ditulis oleh Herodotos serta para penulis kuno lainnya, karena jumlah tersebut tidak realistis, selain itu pihak pemenang sangat mungkin telah melakukan miskalkulasi
dan membesar-besarkan jumlah pasukan musuh. Topik ini banyak diperdebatkan, tetapi kesepakatan para sejarawan berkisar sekitar 200000 prajurit.
Jumlah armada laut Persia juga dipertentangkan, meski tidak sesering pasukan daratnya. Para penulis kuno lainnya setuju dengan angka yang diberikan oleh Herodotos, yaitu 1207 kapal. Jumlah ini menurut standar kuno cukup konsisten, dan dapat ditafsirkan bahwa jumlahnya sekitar 1200 kapal. Di antara para sejarawan modern, beberapa ada yang menerima jumlah ini, meskipun
tetap berpendapat bahwa jumlahnya lebih sedikit pada Pertempuran Salamis. Karya-karya terkini lainnya mengenai Perang Yunani-Persia menolak angka ini, dan melihat bahwa 1207 merupakan peniruan dari jumlah kapal armada gabungan Yunani dalam Iliad. Karya-karya itu secara umum mengklaim bahwa Persia mengirimkan tidak lebih dari 600 kapal perang menyeberangi Laut Aigea.
Setahun setelah peristiwa di Marathon, pahlawan Athena, Miltiades, terluka dalam suatu pertempuran kecil. Mengambil kesempatan dari hal ini, keluarga Alkmaionidai yang berpengaruh, menyusun rencana supaya dia dihukum. Miltiades diberikan denda yang besar atas kejahatan 'menipu rakyat Athena', tetapi dia meninggal seminggu kemudian karena lukanya.
Politisi Themistokles, yang dasar kekuasaannya secara kuat tertanam di kalangan orang miskin, mengisi kekosongan yang ditinggalkan oleh Miltiades, dan pada dekade berikutnya dia menjadi politisi paling berpengaruh di Athena. Pada periode ini, Themistokles terus berupaya supaya Athena mengembangkan kekuatan lautnya. Rakyat Athena sadar selama masa itu bahwa Persia masih ingin
menguasai Yunani, dan kebijakan laut Themistokles kemungkinan dilihat dalam ancaman potensial dari Persia. Aristides, lawan politik Themistokles, dan orang yang terkemuka dari "zeugites" (kelas sosial atas atau kelas hoplites) dengan keras menentang kebijakan Themistokles.
Pada tahun 483 SM, lapisan perak yang besar ditemukan di pertambangan Athena di Laurion. Themistokles mengusulkan supaya perak itu digunakan untuk membangun armada kapal trireme baru. Supaya usulannya diterima, Themistokles berbohong dan mengatakan bahwa Athena membutuhkan armada tambahan untuk mendukung peperangan melawan Aigina. Plutarkhos berpendapat bahwa Themistokles secara berahti-hati
tidak menyebut-nyebut Persia karena ancaman dari Persia masih terlalu jauh dari Athena untuk ditanggapi, tetapi Themistokles memang memaksudkan armada tambahan itu untuk menghadapi Persia. Fine berpendapat bahwa banyak orang Athena yang mengakui bahwa armada laut tambahan memang dibutuhkan untuk menahan Persia, yang persiapan kampanye militernya belum diketahui. Usulan