De to partene trakk seg tilbake igjen, og grekerne fikk høre om nederlaget til Leonidas I ved Thermopylene. Mismodige av sine egne tap i slaget og tilbaketrekningen av hærene på land, begynte grekerne å trekke seg tilbake fra Artemision og satte kursen sørover langs kysten til Euboea. Under tilbaketrekningen etterlot Themistokles beskjeder til de joniske kontingentene i den persiske flåten og ba dem hoppe av til sine medgrekere. Imens plyndret perserne Artemision. Athenerne under Themistokles dro til Salamis hvor deres medborgere hadde flyktet etter at Xerxes I erobret byen etter sin seier ved Thermopylene. Themistokles skulle lede flåten i slaget ved Salamis måneden etter.