Au printemps 480, l'immense armée Perse prit le départ. Les troupes à pied depuis leur base hivernale de Sardes, en Lydie, et la flotte depuis Phocée (Voir carte Ionie). L'armée de terre passa par Abydos pour franchir les ponts de bateaux installés sur l'Hellespont. Au total, selon la tradition, ce passage dura sept jours et sept nuits. Ensuite l'armée se dirigea vers Sestos (En Chersonèse de Thrace, située à l'endroit le plus étroit des Dardanelles), puis Doriscos (Située aux débouchés des vallées fertiles de l'Hèbre [La Maritsa]), où s'opéra la jonction avec la flotte. Côté Grec, ce fut le Roi de Sparte Léonidas(490-480), qui prit le commandement de la coalition et la même année, il décida d'occuper le défilé des Thermopyles avec 7 000 hommes (Voir le détail de la bataille), pour faire face aux Perses. Malgré un sacrifice héroïque des Spartiates, les Grecs furent écrasés. Léonidas décida alors de se sacrifier avec 300 hoplites, ainsi que 700 soldats des cités de Thèbes et de Thespies, pour laisser aux Grecs le temps d'organiser leur défense et à l'armée de se retirer en bon ordre.
 
   La défaite des Thermopyles rendit la position de la flotte Grecque intenable. Elle recula jusqu'au golfe Sardonique. Cette retraite profita aux Perses qui se rendirent maître un moment de toute la Grèce centrale. Ils ravagèrent la Phocide et se présentèrent devant Athènes. La cité ne possédant pas un système de défense assez puissant, Thémistocle décida d'évacuer la population vers Égine, Trézène et Salamine. La ville fut ainsi abandonnée à l'exception de quelques centaines d'hommes qui souhaitaient défendre l'Acropole et qui le payèrent de leur vie. Les Perses prirent sans problème la ville, puis l'Acropole et mirent la cité à sac. Cependant, la flotte des Athéniens était toujours intacte, et à la demande de Thémistocle elle s'installa à Salamine. Le plan du Stratège était de tenir l'Isthme de Corinthe et le golfe de Salamine en abandonnant totalement l'Attique et de combattre dans la rade étroite de ce dernier. Le 29 septembre 480, les navires Grecs écrasèrent la flotte Perse (Pour plus de détails voir : la bataille de Salamine). 250 navires Perses furent coulés, mais la situation après cette défaite n'était pas pour autant désespérée pour les Perses. La Grèce centrale était toujours aux mains de l'armée commandée par Mardonios et restait intacte.
 

   À ce moment l'attitude de Xerxès I pose de nombreuses interrogations aux historiens. Celui-ci décida de laisser le commandement à Mardonios, abandonna ses troupes et retourna vers sa capitale Suse. Sur les conseils de Mardonios et de la Reine d'Halicarnasse, Artémise I (v.480-v.454) il laissa sur place une importante armée (Hérodote donne le chiffre de 300 000 hommes), qui hiverna en Grèce continentale, pour attaquer le Péloponnèse au printemps. Xerxès I repassa l'Hellespont fin 480, en subissant des attaques des Thraces, qui s'étaient révoltés. Au printemps Mardonios envahit de nouveau l'Attique, occupa de nouveau Athènes et s'installe en Béotie.
 
   Une coalition des forces du Péloponnèse se créa au printemps 479 et fut dirigée par le Sparte Pausanias I (Neveu de Léonidas). Après avoir construit un mur de défense sur l'isthme, 10 000 hoplites Spartiates rejoignirent les Athéniens à Éleusis (En Attique, à 20 kilomètres environ au Nord-ouest d' Athènes, sur le golfe de Salamine). Les Grecs regroupèrent environ 110 000 soldats (10 000 hoplites, 30 000 supplétifs, 8 000 Athéniens et quelques milliers d'hommes venant d'autres cités de Grèce, dont Chalcis, Corinthe, Égine, Épidaure, Mégare, Platées, etc..). Ils franchirent l'Isthme de Corinthe, arrivèrent près d'Éleusis afin de passer en Béotie.
 
   Mardonios choisit un emplacement, au Sud de Thèbes, près de Platées, qui devait favoriser sa cavalerie. C'est à cet endroit que les deux armées se rencontrèrent. Les Spartiates tinrent l'aile droite et les Athéniens l'aile gauche. Les Grecs anéantirent l'armée Perse. Dans le même temps, à l'automne 479, la flotte Athénienne acheva à Mycale (L'actuel cap Sainte-Marie en Turquie, sur la côte Ionienne), les restes de la flotte Perse. Cette victoire est traditionnellement considérée par les historiens comme la fin de la Deuxième Guerre Médique et la libération de la Grèce. En réalité à partir du printemps 478, les Grecs, en particulier les Athéniens conduits par le stratège Cimon, se lancèrent à la conquête des différentes positions Perses en Chersonèse, sur l'Hellespont et dans les îles de la mer Égée.