В продолжение зимы и следующей весны Мардоний старался путем переговоров разъединить союзных греков и особенно посредством выгодных предложений привлечь на свою сторону Афины; но афиняне были достаточно благоразумны, чтобы не пойти на эту приманку. Итак, в середине лета 479 г. персы опять вступили в Аттику, и так как пелопоннесцы, вследствие своей обычной медлительности, не пришли вовремя, то население принуждено было, как и в предыдущем году, покинуть страну, которая теперь во второй раз была страшно разорена неприятелем. Сам город Афины был сожжен. Между тем пелопоннесское союзное войско начало собираться на Истме, и Мардоний счел неблагоразумным дожидаться атаки в гористой Аттике, где он мог лишь в ограниченных размерах воспользоваться своим лучшим родом оружия, конницей. Кроме того, недостаток в съестных припасах делал невозможным продолжительное пребывание в опустошенной стране. Поэтому персидский главнокомандующий вернулся через Киферон и расположился укрепленным лагерем на Беотийской равнине, между Фивами и Платеей, на берегу Асопа. Он имел под своим начальством еще около 50—60 тыс. человек азиатского войска, к которым затем присоединились отряды его греческих союзников.
Союзная греческая армия последовала за неприятелем и заняла позицию напротив него, на предгорьях Киферона, где тракт из Афин в Фивы выступает из гор. Она состояла из 20—25 тыс. гоплитов и такого же числа легковооруженных воинов. Таким образом, по количеству она была почти равна неприятелю; невыгода заключалась лишь в том, что у греков почти вовсе не было кавалерии, тогда как неприятель имел в своем распоряжении, кроме азиатских всадников, еще и превосходные беотийские и фессалийские эскадроны. Главное начальство поручено было спартанцу Павсанию, который был регентом за своего малолетнего племянника Плистарха, сына Леонида.
Некоторое время обе враждебные армии стояли друг против друга в бездействии. Греки из страха перед неприятельской конницей не решались спуститься на равнину, а Мардоний боялся атаковать высоты, где он не мог развернуть своей конницы. Наконец, греки решились передвинуться навстречу неприятелю до правого берега Асопа. Но эта позиция оказалась слишком рискованной, и Павсаний вынужден был вернуть свое войско к Платее. При этом передвижении отдельные части армии разъединились, и этот момент персидский полководец счел благоприятным для сражения. Его нападение на лакедемонян, стоявших на правом крыле греческого войска, встретило жестокий отпор; и здесь, как при Марафоне, беспорядочные массы легковооруженных азиатов оказались бессильными против сомкнутых рядов закованных в железо воинов. Сам Мардоний был убит, и его смерть послужила сигналом к бегству варварского войска. В то же время на левом крыле афиняне отбили беотийских гоплитов. Затем греки перешли к атаке персидского лагеря, который после жестокой и очень кровопролитной битвы был взят; победителям досталась несчетная добыча. Однако большей части неприятельского войска, по преданию, 40 тыс. человек, удалось, под начальством Артабаза, отступить в полном порядке; ввиду персидской конницы греки не могли думать о преследовании, и Артабаз имел возможность отвести свое войско обратно в Азию почти без всяких потерь.
В продолжение десяти дней победители оставались на поле битвы, занятые погребением павших и разделом добычи. Из десятой части были посланы жертвенные дары в Дельфы, Олимпию и на Истм и воздвигнут на поле битвы алтарь Зевсу-Освободителю, у которого через каждые четыре года праздновались игры в память о победе. Платейцам от имени союзных государств была обеспечена неприкосновенность их области. Затем войско двинулось против Фив, которые после двадцатидневной осады принуждены были сдаться. Предводители персидской партии, Тимагенид, Аттагин и их сотоварищи, были выданы Павсанию, который приказал казнить их на Истме как предателей отечества; Беотийский союз, во главе которого до тех пор стояли Фивы, был расторгнут. Отряды войска были отпущены каждый на свою родину. Эллада могла, наконец, вздохнуть свободно; опасность со стороны персов миновала. В продолжение двух веков после этих событий ни один внешний враг не ступил на греческую землю.
В то же время началось и освобождение родственных племен по ту сторону моря. Весной собрался у Эгины греческий флот, 110 кораблей, под начальством спартанского царя Леотихида II и афинского стратега Ксантиппа. Отсюда флот пошел сначала к Делосу, где он, в ожидании неприятеля, некоторое время оставался в бездействии. Но о персидском флоте ничего не было слышно, а между тем с Хиоса и Самоса их настойчиво звали в Ионию, где все было готово для восстания. Поэтому греки отплыли к Самосу, приблизительно в то самое время, когда происходила битва при Платее. Персы не думали встретиться с неприятелем на море. Большая часть их кораблей рассеялась по родным гаваням; остальные стояли у северного берега Латмийского залива, напротив Милета, недалеко от мыса Микале. В этом месте персы были застигнуты греками и разбиты наголову, а флот их сожжен. Следствием этой победы было отпадение всей Ионии; поставленные персами тираны были всюду изгнаны, острова Самос, Лесбос и Хиос примкнули к греческому союзу; с городами на материке, охрану которых пелопоннесцы не хотели взять на себя, афиняне заключили особый союз. Затем греческий флот отплыл дальше к Геллеспонту, где Абидос и большинство других греческих городов тотчас перешли на его сторону; понтонные мосты, разрушение которых составляло цель этой экспедиции, оказались уже сломанными. Так как уже наступила осень, то пелопоннесцы вернулись домой; афиняне же перешли к наступательным действиям против лежащего напротив Абидоса Сеста, который был занят персидским гарнизоном. Осада этого хорошо укрепленного пункта затянулась до поздней зимы; наконец, голод принудил город сдаться. Теперь Геллеспонт был всецело в руках греков и заперт для персов.
Весной 478 г. пелопоннесский флот снова выступил в море, на этот раз, впрочем, в количестве только 20 триер, под начальством победителя при Платее, Павсания. К нему примкнуло 30 аттических кораблей и флоты освобожденных в предыдущем году ионийцев и лесбосцев. Заставив острова по карийскому берегу отложиться от персов, флот беспрепятственно подошел к Кипру, отнял у персов большую часть острова и затем вернулся в геллеспонтские воды, где после продолжительной осады взял Византию, последнюю крепость, которая еще оставалась здесь в руках персов.
До сих пор афиняне и на море добровольно подчинялись спартанской гегемонии, хотя они одни выставили больше кораблей, чем все пелопоннесцы, вместе взятые; это подчинение было единственным средством, которое делало возможной совместную деятельность пелопоннесского и аттического флотов. Но с тех пор как к союзу примкнули ионийцы, в пелопоннесцах больше не нуждались, тем более что они уклонялись от всякой сколько-нибудь значительной жертвы для морской войны; те 20 кораблей, которые пришли с Павсанием, легко можно было заменить другими. И разве не было безрассудством оставлять флот под командою офицеров, которые в продолжение всей своей жизни служили только на суше? Кроме того, суровые военные нравы спартанцев были очень несимпатичны азиатским грекам; а Павсаний, при своем крутом и высокомерном обращении, был менее всего способен расположить союзников к Спарте. Таким образом, после взятия Византии дело дошло до открытого мятежа на флоте. Ионийцы отказались подчиняться распоряжениям спартанского адмирала и предложили начальство в морской войне афинянам, которые, разумеется, не заставили долго просить себя (477 г.). По получении в Спарте известия об этих событиях Павсаний был отозван; но и его преемник, наварх Доркис, встретил у союзников не лучший прием. Спартанцам ничего другого не оставалось, как примириться с совершившимся фактом; они отозвали из флота пелопоннесские корабли и, в сущности, были очень довольны тем, что избавились от ведения дорогостоящей морской войны. Однако в Византии остался пелопоннесский гарнизон под начальством эретрийца Гонгила, которого Павсаний назначил комендантом города.