tasındaki müttefik ordusu, böylesi bir taktikle karşılaşmaktan kaçınarak Plateaa dışında yüksek bir arazide kamp kurmuştur. Çatışmalar ve menavralarla geçen birkaç günden sonra Pausaias, bir gece vakti kuvvetlerin başlangıç mevzilerine çekilmesi emri verdi. Bu manevra durumu olumsuz hale getirdi. Atina, Sparta ve Tegean birlikleri birbirinden koparak farklı tepelerde kalmış oldular ve böylece güçleri yayıldı. Saldırmak için daha iyi bir fırsat olamayacağını gören Mardonius, tüm ordusuna ileri hareket emri vermiştir. Ancak Pers piyadesi, ağır zırhlı Grek hoplitleri karşısında etkili olamadı ve Spartalılar General Mardonius'un muhafız hattını yararak onu öldürdüler. Pers ordusu bozgun halinde dağıldı. Dağılan birliklerden 40 bin asker Tesalya üzerine çekilmeyi başardı. Artabazus komutasındaki bu birlikler Byzantion üzerinden Asya'ya geçtiler. Fakat askeri kampa çekilenler orada tuzağa düştüler ve kılıçtan geçirildiler.

Herodot, Plateaa Muharebesi'nin öğleden sonrasında, zafer kazanıldığı haberinin Grek İttifakı Donanmasına ulaştığını yazmaktadır. Donanma bu sırada İyonya kıyılarında, Mykale Dağı açıklarındaydı. Bu haber Grek Donanması'ndaki askerlerin morali üzerinde olumlu bir etki sağladı. Aynı gün gerçekleşen Mykale Muharebesi kesin bir Grek zaferiyle sonuçlandı. Pers Donanması'nın kalıntıları da, ki bu gemiler sahile çekilmişti, imha edilince I. Serhas'ın deniz gücü tümüyle ortadan kalktı. Artık Grek deniz gücü Ege Denizi'nde duruma hakimdi. Günümüz tarihçileri her iki savaşın da aynı gün gerçekleşmiş olmasından kuşkuludur. Mykale Muharebesi'nin, Platea haberi Grek kuvvetlerine ulaştığı gün gerçekleşmiş olabileceği ileri sürülmektedir.

Mykale Muharebesi savaşın bir dönüm noktasını oluşturmaktadır. Savaşın yeni bir evresinin başlangıcı sayılır ve bu noktadan itibaren Grek İttifakı kuvvetleri Yunanistan dışındaki Pers gücüne karşı taarruzi bir strateji izleyecektir. Esasen Grek kuvvetleri Platea'de de karşı taarruzdaydı. Ancak Platea Yunanistan topraklarında olduğundan "savunma" bağlamında değerlendirilir. Mykale zaferinin ilk etkisi, Önasya'daki Grek kent devletlerinin Pers baskısına karşı ikinci kez ayaklanmaya hazır hale getirmesidir. Sisamlılar ve Miletliler, Mykale Muharebesi'nde Pers kuvvetleriyle canla başla savaşmışlardı. Kendilerine güveni gelen bu kentler İyonya'daki ayaklanmaya öncülük etti ve diğer kent devletleri de onlara katıldı.

Mykale Muharebesi'nden kısa bir süre sonra, Grek İttifakı Donanması duba köprüyleri tahrip etmek için Çanakkale Boğazı'na hareket etti. Ancak bu zaten yapılmıştı. Grek İttifakı Donanması'nın Peloponez kent devletlerine bağlı gemileri Yunanistan'a döndüler. Atina Donanması ise halen Perslerin elinde olan Gelibolu Yarımadası açıklarında, savaş durumunda kalmıştır. Persler ve onların müttefikleri, bölgenin en iyi tahkim edilmiş kenti olan Sestos'a sığındılar. Bögeye ulaşınca Atinalılar kenti kuşattı. Uzun bir kuşatmadan sonra kent düşmüştür. Herodot'un çalışması da Sestos Kuşatması'ya sona ermektedir. Bu olayları izleyen otuz yıl içinde başta Atina egemen Attik Delos Deniz Biriliği olmak üzere Grek yayılması, Pers kontrolünü tüm Trakya'dan, Makedonya'dan, Ege Adaları'ndan ve İyonya'dan sürüp atacaklardır. Pers İmparatorluğu ile Yunanistan arasında barış MÖ 449 yılındaki Kallias Barışı ile kurulmuş ve yarım yüzyıllık savaşı sona erdirmiştir.

Sestos'un alınmasından sonra Atina kuvvetleri bölgedeki Pers kuvvetlerinin izini sürmüştür. Uzun bir mücadelenin ardından Pers kuvvetleri imha edilmiştir. Tutsaklar arasındaki Artayctes, Elaeus kentini yağmalamış olmasının bir karşılığı olarak çarmıha gerildi.

Halen devam eden Grek İttifakı koşulları altında MÖ 478 yılında, 20 Peloponez ve 30 Atina gemisinden oluşan, fakat sayısı bilinmeyen asker taşıyan bir filoyu, General Pausanias genel komutasında harekete geçirildi. Tukidides'e göre bu filo Kıbrıs'a yelken açmıştı ve "adanın daha büyük bir bölümünü kontrolü altına almıştı". Ancak Tukidides'in bununla ne kastettiği açık değildir. Bir görüşe göre bu sefer esasen Kıbrıs'taki Pers garnizonunu basmak ve olabildiğince fazla savaş ganimeti ele geçirmek içindi. Grek kuvvetlerinin adayı ele geçirme girişimi yönünde herhangi bir kaynak yoktur. Zaten kısa süre sonra Byzantion'a yelken açmışlardır. Esasen Ada'ya MÖ 478 yılında Attik Delos Birliği'nin bir seferi olmuştu. Bu seferde, Ada'da bir Grek garnizonunun var olmadığı görülmüştür. Olmuşsa bile kısa sürede tasfiye edildiği anlaşılıyor.

Grek Donanması Byzantion'a ulaştıktan sonra, kenti bir kuşatmanın ardından ele geçirmiştir. Sestos ve Byzantion'un ele geçirilmesi Greklere hem Asya'yı Avrupa'ya bağlayan bu iki önemli boğaz üzerinde kontrol sağladı, hem de ticaret alanlarını Karadeniz'e kadar yayma olanağı verdi. Kuşlatmanın başlamasıyla, General Pausanias için mesleki kariyeri yönünden bir yıkıma yol açacak olaylar da yaşanmaya başlamıştır. Neler gerçekleştiği bugün için tam olarak bilinmiyor. Tukididis, az sayıda detay vermiştir. Ondan sonraki tarihçiler ise pek çok ürkütücü imalarda bulunmaktadır. Tüm kibirli ve keyfi uygulamalarıyla (Tukididis "zorbalık" olarak tanımlanmaktadır) General Pausanias birçok müttefik birliğinin tepkisini çekmiştir. Özellikle Pers tahakkümünden henüz kurtulmuş olanlar kentlerden birliklerinde bu böyledir. Bu olaylar üzerine Sparta Pausanias'ı yargılanmak üzere geri çağırmak zorunda kalmıştır. İyon kentleri ve diğerleri Atina'nın harekatın komutasını üstlenmesini istediler, Atina da komutayı üstlendi. Pausanias ise her ne kadar sonuçta aklandıysa da itibarı yıpranmıştı. Bu olaylar nedeniye yeniden Byzantion'a general olarak atanmadı. Daha sonra Sparta General Dorkis'i, komutayı müttefik kuvvetlerden devralmak için Byzantion'a göndermiştir. Ancak müttefik kuvvetlerin artık Sparta liderliğini kabullenmeye razı olmadıklarını görerek ülkesine geri döndü.

Byzantion Muharebesi'nden sonra Sparta, Perslera karşı savaşa devam etmekte isteksiz görünmektedir. Sparta'ya göre, Yunanistan'ın ve Önasya'daki Grek kent devletlerinin Pers baskısından kurtarılmasıyla savaşın amacına zaten ulaşılmıştı. Muhtemelen bu tutum, Asya'da Grek varlığının uzun vadede güven altına alınmasının olanaksız bir amaç olduğu yönünde bir yargıya dayanıyordu. Mykale Muharebesi sonrasında Sparta Kralı Leotychides, Önasya'daki tüm Grek nüfusun Avrupa topraklarına nakledilmesini önermişti. Bu Grek nüfus böylece Pers boyunduruğundan kalıcı olarak kurtarılacak ve Yunanistan Grek kent devletleri üzerinden ağır bir sorumluluk kaldırılmış olacaktı. Mykale Muharebesi'nin Atinalı Komutanı Xantihippus bu öneriye şiddetle karşı çıkmıştır. Esasen İyonya'da yer alan kentler, Atinalı yerleşimciler tarafından kurulan kentlerdi ve Atina, destek görmese bile bu kentleri savunmaya kararlıydı. Olayların bu aşaması, Grek İttifakı'nda Atina'nın liderliği kesin olarak üstlendiği bir dönüşümü ifade etmektedir. Sparta'nın Byzantion Muharebesi'nden sonra Grek İttifakı'ndan çekilmesi, bir bakıma kaçınılmaz olarak liderliği Atina'ya terk etmesiyle sonuçlanmıştır.

Pers istilasına karşı savaşan kent devletlerinin gevşek ittifakında Sparta ve Peloponez Birliği başat rol oynamıştı. Bu kent devletlerinin ittifaktan çekilmesi üzerine Perslere karşı savaşı sürdürebilmek için kutsal Delos adasında yeni bir konferans toplanmıştır. Burada oluşan yeni ittifak Ege Adaları'nın büyük bir kısmının katılımı ile oluşturulmuştur ve Attik Delos Birliği olarak bilinecektir. Tukididis'e göre Birlik'in resmi amacı, "Pers Kralı'nın ülkelerine verdiği zararın öcünü almaktı." Gerçekte tüm girişimler üç amaca yönelmiştir, gelecekte girişilecek istilanın hazırlıkları, Perslerden intikam alma arayışı ve savaş ganimetlerinin paylaşımının düzenlenmesi. İttifaka katılan kent devletlerine, ya birleşik orduya asker vermek ya da vergi ile katkıda bulunmak olarak iki seçenek verilmiştir. Kent devletlerinin çoğu vergiyi tercih etmişlerdir.

Attik Delos Birliği, MÖ 470'lerde Trakya'da ve Ege Adaları'nda sefere başladı. Seferin bu ilk evresinde komuta Atinalı politikacı Kimon tarafından üstlenilmişti ve bu bölgede kalan Pers garnizonları imha edildi. Kimon hemen sonra, bölgede Grek askeri gücünü pekiştirmek amacıyla Önasya'ya girmiştir. Pamfilya'daki Eurymedon Deniz Muharebesi'nde Atina ve müttefik donanması Pers Donanması karşısında şok edici bir zafer kazandı. Ardından karaya çıkan birlikler, giriştikleri saldırı sonucunda Pers Ordusu'nu bozguna uğrattılar. Muharebeden sonra Pers tarafı, olabildiğince savaşa girmekten kaçınan pasif bir tutum almıştır.

Atina, MÖ 460'lı yılların sonunda doğru, Mısır'daki Pers Satraplığı'na karşı ayaklanmayı desteklemek yönünde harekete geçmiştir. Bu amaçla bölgeye görevlendirilen Grek görev kuvvetinin ilk manevraları başarılı geçtiyse de, Memfis'deki Pers kuvvetlerini üç yıllık kuşatmaya karşın ele geçiremediler. Dahası bir Pers karşı saldırısı sonucu bu kez Grek kuvvetler kuşatıldı. On sekiz aylık kuşatmanın ardından da imha oldular. Bu felaket Yunanistan'da devam eden savaşla birleşince Atina, Pers İmparatorluğu ile olan savaşı bıraktı. Ancak MÖ 451 yılında Yunanistan'da sağlanan ateşkes, Atina'nın yeniden Pers İmparatorluğu'na karşı bir savaşa atılmasını sağladı ve Kıbrıs'a Kimon komutasında, müttefiklerin de katıldığı bir sefer düzenlendi. Ancak, Kıbrıs'ın güney sahillerinde antik bir yerleşim olan Kition (günümüzde Larnaka) kuşatması sırasında Kimon öldü. Ölümü Atina birliklerinden gizlendi ve yatakta emir veriyor izlenimi yaratıldı. Bununla birlikte Atina kuvvetleri Kıbrıs'ın kuzey sahilindeki Salamis'e geri çekilmeye karar vermiştir. Kition'dan ayrıldıktan 30 gün sonra Grek ittifak kuvvetleri, Kilikya, Fenike ve Kıbrıs unsurlarını da içeren bir Pers Donanması'na Salamis açıklarında saldırı düzenlendi. Bu muharebede kazanılan zafer üzerine seferin amacına ulaştığına karar verilerek Yunanistan'a geri dönüldü. Bu son muharebe Attik Delos Birliği ile Pers İmparatorluğu arasındaki çatışmaların, dolayısıyla Grek – Pers Savaşı'nın sonunu teşkil etmektedir.

Kıbrıs'taki Salamis Deniz Muharebesi'nden sonrası için Tukididi