Størrelsen på den athenske hæren er et annet emne i debatten. Noen nylige historikere har anslått antallet til rundt 7000–8000, mens andre foretrekker 10 000. Pausanias anslår at den ikke oversteg 9000, mens Justinus og Cornelius Nepos begge sier at antallet athenere var 10 000. Herodot forteller at i slaget ved Plataiai elleve år senere sendte athenerne 8000 hoplitter mens andre samtidig var opptatt som i flåten som senere kjempet i slaget ved Mykale. Pausanias bemerker at slaver ble satt fri i bytte mot militærtjeneste. Det er også mulig at metoiker, ikke–athenske grekere som bodde i Athen, ble innkalt siden de hadde militære forpliktelser til Athen i nødstilfeller som f.eks. i 460 f.Kr. Men for Marathon nevnes dette ikke i noen av de overlevende kildene, og deres antall i Athen var ikke så betydelig som de ble senere i århundret da Athen ble leder for det athenske sjøforbundet.