Подготовка к отражению готовящегося удара персов велась не только на афинском, но и на общегреческом уровне. С востока приходили все более тревожные вести: Ксеркс, укрепив свое положение на троне, приступил к выполнению завета отца. Он начал собирать воинские контингенты со всех концов своей обширной державы, чтобы начать грандиозный поход на Балканскую Грецию. Угроза гибели нависала над всей Элладой, и многие полисы начали наконец осознавать необходимость совместных действий. Хотя в ряде греческих городов (Фивы, Аргос и др.) продолжали преобладать «пораженческие» настроения, однако это не повлияло на общую позицию эллинов. На решительную борьбу с персидским нашествием удалось подвигнуть даже медлительных и консервативных спартанцев. В 481 г. до н. э. для отражения персидской агрессии на общегреческом конгрессе в Коринфе был создан Эллинский союз, в который вошел 31 полис. Во главе союза встала Спарта как самое сильное греческое государство; второе по значимости место занимали Афины. Были сформированы союзные вооруженные силы, утверждено единое командование во главе со спартанскими царями.

Весной 480 г. до н. э. персидское войско переправилось через пролив Геллеспонт (совр. Дарданеллы) из Азии в Европу. Ксеркс лично возглавил новое вторжение в Элладу. Владыке империи Ахеменидов удалось собрать для этой цели огромные силы. Геродот называет фантастическую цифру: в сухопутной армии Ксеркса было более 5 миллионов человек. Большинство современных ученых скептически относятся к данному сообщению. Некоторые историки считают, что в распоряжении Ксеркса находилось не более нескольких десятков тысяч воинов. Но, скорее всего, истина находится где-то посередине. Более вероятно, что персидское войско насчитывало несколько сот тысяч человек. Во всяком случае, и этот контингент был значительно больше того, который могли выставить эллины.

Армию Ксеркса сопровождал флот, включавший около 1200 различных кораблей. Причем в состав огромного персидского флота входили не только финикийские суда, но и корабли подвластных Ахеменидам греческих полисов Малой Азии и близлежащих островов. Приказывая своим подданным-грекам предоставить для участия в походе военные силы, персидский владыка стремился таким образом проверить их лояльность Ахеменидам.

Переведя воинов через Геллеспонт по специально построенному понтонному мосту, Ксеркс затем направился по пути, по которому раньше шел Мардоний, – вдоль северного побережья Эгейского моря. Флот, сопровождая войско, двигался недалеко от берега. Чтобы избежать кораблекрушения при обходе мыса Афон, через двухкилометровый перешеек персы прорыли канал, по которому и прошли суда. Полчища Ксеркса наводнили Фракию, Македонию и вторглись в греческую Фессалию. Фессалийские города в подавляющем большинстве добровольно сдались персам.

Греческим полисам – членам Эллинского союза пришла пора незамедлительно занимать оборонительные рубежи. Первоначальный план предполагал сдержать натиск персов в ущелье Темпе (на севере Фессалии). Однако от этого замысла пришлось отказаться из-за проперсидской позиции фессалийцев. В качестве нового места для защитного рубежа был выбран Фермоп ильский проход, являвшийся естественной границей между Северной и Средней Грецией. Хотя спартанцы, в чьих руках находилось общее командование военными действиями, с самого начала склонялись к тому, чтобы держать оборону на перешейке Истм, закрывая вход на Пелопоннес. Но в этом случае Афины оставались беззащитными. Лишь по настоянию афинян Спарта согласилась выслать к Фермопилам небольшой союзный отряд во главе с царем Леонидом. В состав отряда входило около 7000 человек, в том числе 300 спартиатов, составлявших его элитную часть. Одновременно навстречу персам вышел греческий флот, занявший позиции неподалеку от Фермопил, у северной оконечности острова Эвбея.

Фермопильское сражение стало одной из славных страниц в военной истории Древней Греции и осталось в памяти народа как ярчайший пример беззаветного мужества и героизма. Соорудив укрепления в узком ущелье, греки под командованием спартанского царя Леонида несколько дней отражали удары многократно превосходившего их персидского войска. Ксерксу удалось в конечном счете добиться победы лишь с помощью хитрости: один из местных жителей указал персам тайную тропинку в скалах, ведшую в обход Фермопил. Персидский отряд прошел этим путем и смог нанести удар оборонявшимся грекам с тыла. Защитники прохода ввиду безнадежности ситуации вынуждены были отойти, кроме спартанцев, которым отступать было запрещено законом. И все 300 спартанцев, включая Леонида, пали в неравном бою.

План сражения при Фермопилах

В то же самое время на севере Эвбеи, у мыса Артемисий, состоялось морское сражение между греческим и персидским флотами. Несмотря на численное превосходство, персы не сумели одержать верх: ни одна из сторон не смогла победить. Это уже было для эллинов немаловажным успехом: во-первых, занятые позиции удалось удержать, а во-вторых, созданный Фемистоклом афинский флот, составлявший самую значительную часть союзных греческих морских сил, прошел боевое крещение. Однако, когда командование флота получило весть о поражении сухопутного войска при Фермопилах, оно вынуждено было отступить на новые позиции. Корабли греков прибыли к острову Саламин, который стал их базой в Сароническом заливе.

Теперь персам была открыта дорога в самое сердце Эллады. Беотия перешла на сторону победителя, и Ксеркс направился в Аттику, где его очередной жертвой должны были стать Афины. На какое-то время их жители впали в состояние паники, не зная, что им делать. В народном собрании раздавались самые разные предложения: или бросить все и бежать как можно дальше, или обороняться на Акрополе до последнего и честно погибнуть в борьбе с врагом. Лишь благодаря организационному таланту Фемистокла удалось пресечь панику и срочно начать эвакуацию из города населения, а также материальных ценностей. Женщины и дети были перевезены в город Трезен (в Арголиде), а мужчин на кораблях переправили на остров Саламин, к флоту. Немаловажную роль при эвакуации сыграл также Совет ареопага. Незадолго до того было принято решение о досрочном возвращении из изгнания всех лиц, подвергнутых остракизму. Так на родину вернулся Аристид, который, забыв про свой конфликт с Фемистоклом, деятельно включился в борьбу с захватчиками.

Персы взяли Афины, сожгли и разрушили беззащитный город, перебили сотни стариков, не пожелавших покинуть родные стены. Вскоре к Афинам подошел и персидский флот. Но здесь-то Ксеркса и ждала ловушка: Фемистокл сумел навязать персам морской бой в проливе между Саламином и Аттикой. В конце сентября 480 г. до н. э. произошло знаменитое Саламинское сражение, ставшее кульминацией всех греко-персидских войн. Из общей численности греческого флота (380 судов под командованием спартанского наварха Еврибиада) почти половину составляла афинская эскадра (180 судов), которую возглавлял Фемистокл. Опасаясь разгрома из-за численного превосходства противника, Еврибиад вначале хотел было уклониться от сражения и отойти к Истму, однако Фемистокл приложил все усилия для того, чтобы битва состоялась.

В узком проливе персидский флот не смог использовать свое преимущество. Многочисленные громоздкие, неповоротливые персидские суда, утратив управление, сбились в кучу. Более подвижные и маневренные греческие триеры теснили корабли противника, брали их на абордаж и топили с помощью таранных ударов. Персидские моряки, пытавшиеся выбраться на сушу и спастись бегством, были перебиты греческими воинами, которыми командовал Аристид. Сражение закончилось полной и безоговорочной победой греков, и главный вклад в эту победу, бесспорно, внесли корабли афинского флота.

После поражения при Саламине Ксеркс с остатками флота был вынужден возвратиться домой. Однако для афинян, вернувшихся на пепелище родного города, опасность еще не миновала: в Греции оставалась достаточно сильная (несколько десятков тысяч человек) сухопутная персидская армия во главе с опытным военачальником Мардонием. Сделав своей базой Беотию, это войско передвигалось по Элладе, повсюду сея разрушения. Персам даже удалось на время вновь овладеть Афинами, а в дальнейшем Мардоний намеревался вторгнуться в Пелопоннес. В 479 г. до н. э. греческим полисам – членам Эллинского союза удалось собрать объединенное войско, сопоставимое по численности с персидским. Битва с персами произошла на юге Беотии, у городка Платеи, и была трудной для обеих сторон. В битве при Платеях  греческая фаланга в битве при Платеях под командованием спартанского полководца Павсания вновь продемонстрировала свое превосходство, нанеся персидским силам окончательное поражение. Мардоний был убит, остатки его армии бежали из Греции.