ir ama Pers komutanlığı her an bir saldırı kararı alabilir. Esasen Atina komutanlığının asıl sorunu güçlü Pers süvarisidir. Tüm ovayı boydan boya örtecek kadar piyade hattı yoktur. Bu durumda saldırı sırasında kanatlardan sarkabilecek Pers okçu süvarisi, Atina - Platea Ordusu'na geriden taarruz edebilecektir.

Diğer yandan Pers stratejisi de muhtemelen taktik yaklaşımlarla belirlenmiştir. Pers piyadesi hafif zırhlıydı ve hoplitler karşısında zayıf kalıyordu. Nitekim daha sonraki tarihlerde gerçekleşen Termopylae Muharebesi ve Platea Muharebesi bu durumu açıkça göstermiştir. Atina - Platea Ordusu savunma pozisyonunda kalırken Pers Komutanlığının hareketsizliği, muhtemelen doğrudan muharebeye girmekteki isteksizliğe dayanıyor gibi görünmektedir. Ancak İngiliz askeri tarihçi Liddell Hart'a göre Pers Komutanlığı'nın stratejisinin ilk safhası Atina Ordusu'nu kentten yeterince uzak bir bölgeye çekmekti ki, bu amaca ulaşmışlardı. Stratejinin ikinci safhası, Maraton Ovası'nda bir örtme kuvveti bırakarak ordunun kalanını Faleron Koyu'nda karaya çıkarmak ve savunmasız Atina'ya saldırmaktı. Herodot'un Alkmaionid ailesinin Pers Donanması'na kalkanla işaret vermesi ile ilgili söylentiden bahsetmesi ise bu yaklaşımı destekler görünmektedir. Her ne kadar Pers stratejisi son derece incelikli bir stratejiyse de çeşitli nedenlerle yanlış uygulanması başarısızlığa yol açmıştır.

Ordunun komutası kendisine verilmiş olan Miltiades, Pers Komutanlığı'nın saldırıya geçmeyeceğini, donanmadaki geri kalan esas birlikteriyle Atina'ya saldıracağını düşünmüş olmalıdır. Bu durumda Pers Ordusu'nun Atina'ya saldırmasını engellemek için tek şansının kısa süre içinde Maraton Ovası'nda saldırıya geçmek olduğuna karar vermiştir. Maraton Ovası'ndaki Pers örtme kuvvetine saldırarak imha edecek, yeniden çıkarma yapılması ihtimaline karşı kendi örtme kuvvetini geride bırakarak hızla Atina'ya dönecektir. Derhal savaş konseyini topladı ve durumu, derhal saldırıya geçilmesinin zorunlu olduğu şeklinde koydu. Kallimakhos'un desteğiyle şafakta saldırmaya karar verildi. Bunun üzerine sadece hoplitlerden oluşan savaş hatları toplanmaya başlamıştır. Grek savaş geleneğine uygun olarak dövüş sırasında dayanışmayı ve birbirini kollamayı güçlendirmek için, her kabileden savaşçılar bir araya geldiler, komşu komşunun yanına, arkadaş arkadaşının yanına, herkes birlikte dövüşeceği adamı seçti, gitti yanında durdu. Birliklere komuta etmek konusunda ise, Themistokles ve Aristides merkez kesime, Callimakhos sağ kanada ve en solda yer alan Platealılar'a komuta edecektir.

Miltiades, merkezdeki kabile komutanları Themistokles ve Aristides'e derinlikte dört hat oluşturmalarını, onların kanatlarında yer alan diğer kuvvetlere ise sekiz hat oluşturmalarını emretmiştir. Herodot, hatları Pers hatları kadar uzun olduğu için merkezin zayıf olduğunu, sadece "birkaç hat derinlik" verildiğini, ancak kanatların güçlendirildiğini yazmaktadır. Günümüzde bazı tarihçiler bu tertiplenmenin ordunun, Pers kuvvetlerini ikili kıskaç hareketiyle kuşatmasını sağlamak için planlanmış bir tertiplenme olduğu görüşünü ileri sürmüştür. Ancak bu yaklaşıma, esasen Greklerin sahip olmadıkları bir eğitim düzeyini varsaydığı için karşı çıkılmıştır. Gerçekten Grek savaşlarında bu tarz bir taktik düşünüşe ilişkin MÖ 371 yılındaki Leuctra Muharebesi'ne kadar çok az kanıt vardır. Bu açıdan, bu taktik düzenlemenin son anda karar verilip uygulanması olasıdır. Böylece Atina muharebe hattı, Pers hatları boyunca yayıldı ve bu yolla kanatlardan kuşatmaya olanağı sağlandı. Gerçekte esasen standart falanks (lochos) sekiz hat derinlikte tertiplenmiştir. Miltiades kanatları güçlendirmiş değil, merkezi inceltmiştir. Bunu da kanatlardan kuşatmayı sağlamak için değil, tersine ciddi biçimde endişe duyduğu kendi birliklerinin kanatlardan kuşatılmasını önlemek için yapmıştır ve hatlarını, Pers hatlarını karşılayacak şekilde, Pers hatlarıyla eş genişliğe getirmek üzere yaymıştır. Bu ise çaresiz merkezden adam alınarak yapılmıştır. Ancak hatlarını yaymak için sadece merkezden adam çekmesi, kanatlarda derinliği azaltmaması, esas darbeyi kanatlarda planlamış oluğuna işaret etmektedir.

Muharebe öncesinde iki ordu arasındaki mesafe Herodot'un ifadesiyle sekiz stadion, yaklaşık 1,5 km. kadardı. Normalde falanks, düşman hatarına ağır ve temkinli bir yürüyüşle yaklaşır. Fakat Miltiades koşarak ya da hızlı bir yürüyüşle yaklaşılmasını emretmiştir. Nitekim Herodot, Atinalıların iki ordu arasındaki mesafeyi, geleneksel savaş çığlıklarını (Eleleu) atarak koştuklarını dolaylı olarak ifade etmiştir. Ancak tüm mesafenin koşularak aşılmış olduğu pek makul kabul edilemez. Hoplitlerin tüm ağır zırlar altında uzunca bir mesafeyi koşmaları hiç de kolay değildir. Daha makul olanı, Pers okçusunun menzili olan 200 metre yaklaşana kadar yaklaşma yürüyüşü yaptıklarını, bu mesafeden itibaren koştuklarını kabul etmektir. Herodot, düşman hatlarına koşarak yaklaşmak şeklindeki bu saldırı tarzının Grekler tarafından ilk kez uygulandığını ileri sürmektedir. Neden olarak da, ilk kez çok sayıda okçu bulunduran bir düşman kuvvetiyle karşılaşıyor olması gösterilir. Grek savaş tarzında da son derece istisnai bir saldırı tarzıdır. Daha öncesinde Pers savaş taktikleri konusunda deneyimli Miltiades Pers okçusunun atışları altında geçecek süreyi olabildiğince kısaltmak için bu planlamayı yapmıştır. Diğer yandan Pers süvarisi eğer yakındaysa, gemilerde ya da ovanın uzak kuzey kesiminde otlamada, koşumların takılması, silahlanılması, at binilmesi ve saldırı düzeni alıp karşı taarruza geçilmesi için olabildiğince az zaman bırakmak istemiş olmalıdır.

Atina kuvvetleri muharebe düzeni alınca bir kaynağa göre Miltiades şafakta basit bir komutla saldırıyı başlatmıştır. Hoplitler, yağmur gibi yağan Pers okları zırhları üzerinde çın çın öterken, günümüzdeki topçu baraj ateşi altında ilerleyen piyade gibi, ama etkilenmeksizin ilerlediler. Göğüs göğüse gelindiği ilk anlarda da uzun mızraklarını, Pers silahlarının etki alanı ötesinde kullanbilmenin avantajından fazlasıyla yararlandılar. Görece daha kısa Pers mızrak ve palaları Grek savaşçıları için sınırlı ölçüde tehlike oluşturmuştur. Falanksın Pers hatlarına ilk çarpışında, ön sıradaki birçok Pers askeri yere serilmiştir. İlk hoplit sırasındakilerin bazılarının mızraklarının kırılması da, falanks saldırılarında sıradan bir durumdur. Diğer taraftan bakıldığında bu saldırı tarzı Pers Ordusu için tam anlamıyla beklenmedik bir saldırıdır. Atina kuvvetlerinin okçu ve süvari birlikleri olmadan, üstelik sayıları azken ileri doğru koşuya kalkmaları, Perslerin gözünde, ölümcül olabilecek derecede çılgıncaydı. Sayıları azdı ve ne okçuları ne de süvarileri vardı.

Atinalılar ve Platelılar, tolgaların, zırhların ve geniş kalkanların pek çoğunu koruduğu ok yağmurunu geçip Pers hatlarına saldırdılar. Pers saflarında ise, Atinalıların ok yağmurundan etkilenmeden, saldırı hızından bir şey kaybetmeden üzerlerine gelmesiyle bir panik ortaya çıkmıştır. Bu paniğin etkisi safların dağılmasına yol açmıştır. Atina kanat kuvvetleri, Pers kanatlarının geriye doğru baskılayarak hızla ilerledi ve zayıf Atina merkezi karşısında daha rahat tutunan Pers merkezini sarmaya başladı. Esasen zayıf bırakılan Grek merkezi, önce direnen daha sonra yüklenen Pers ve Saka askerleri tarafından geri atılmaya başlanmıştır. Aristides ve Themistokles'in askerleri ovadan gerideki vadiye doğru itildiler. Herodot'un anlatımıyla,

Bu arada Kallimakhus'un komutasındaki sağ kanat birlikleriyle yine onun komutasında sol kanat ucunda çarpışan Platea askerleri, kaçan Persleri izlemek yerine çark ederek iki kanattan hareketle Pers merkezinin gerisine sarkmışar ve saldırmışlardır. Kanatlardaki Atina ve Platea birliklerinin Pers merkezi üzerine kapanmaya başladığını gören Miltiades, merkeze müdahale etmiştir. Themistokles ve Aristides adamlarını canlandırıp çark ettirerek tüm güçleriyle Pers ve Saka askerlerine saldırdılar. Bunun üzerine Pers merkezi de çözülmüş, gemiler yönünde kaçmaya başlamıştır. Bölgeyi tanımayan bazı Pers askerleri ise bataklık yönünde kaçtılar ve az ya da çok sayıda Pers askeri bu bataklık bölgede boğuldu. Boğulmayıp bataklık alan kıyılarında dövüşmeye devam edenlerin ise gemiler yönünde çekilme yönü kesilmişti ve Grek savaşçılar tarafından, hiç acele edilmeksizin çevrilip öldürüldüler. Gemilere doğru kaçan Pers askerlerini izleyen Grekler, sahile çekili gemileri ele geçirip ateşe vermek için çabaladılar. Pers Donanması'nın gemilerinden çok büyük çoğunluğu zamanında askeri alıp açılmayı başarsa da yedi Pers gemisini ele geçirmiştir.

Gemiler dışında, Plutarkhos büyük miktarda altın ve diğer malzemeyle tutsak ele geçirildiğini yazmaktadır. Bu ifade, muharebe alanında Pers süvarisi olmadığına bir delil olarak kabul edilebilir. Eğer olsaydı ganimetler arasında atlar da sayılacaktı.

Grekler yönünden kayıpların en önemli kısmı muharebenin bu anlarında verilmiştir. Atina için en büyük kayıp Kallimakhos'tur. Bir general daha bu çatışmalarda ölmüştür, Stesilaüs.

Herodot'a göre Atinalılar savaş alanında 6.400 Pers cesedi saymışlardır. Savaş alanı dışında, bataklıkta kaç Pers askerinin boğulduğu bilinmemektedir. Sahilde ele geçirilip yakılan Pers gemileri için Herodot'un verdiği rakam yedidir. Atina kayıpları 192'dır, Herodot Platea kayıpları konusunda herhangi bir rakam vermez. Yine Herodot'a göre Grek kayıplarının büyük kısmı, Pers karşı saldırısıyla geri atıldığı merkez kesimde olmuştur.

Kayıplar arasındaki oransal büyüklüğe bakılarak abartılı olduğu düşünülebilir. Fakat bir Alman subayı olan Hauptmann Eschenburg, 1884-85 yıllarında Maraton Ovası'nda yaptığı incelemelerde büyük yığınlar halinde insan kemikleri keşfetmiştir. Eschenburg'un gömütlerle ilgili herhangi bir anıt ya da işarete rastlamaması, kısa sürede, topluca gömüldükleri yönünde yorumlanmaktadır. Bu durumda bulunan insan kemiklerinin Pers savaşçılarına ait olması gerekmektedir.

General Datis konusunda karmaşık bir durum vardır. Knidoslu tarihçi ve hekim Ctesias, General Datis'in muharebe alanında