W 490 r. p.n.e. wyprawa perska ruszyła na wyspy greckie i do kontynentalnej Grecji. Początkowo działania Persów nie napotkały większego oporu. Kiedy jednak armia perska wylądowała w Attyce pod Maratonem (oddalonej o ok. 42 km od Aten), na jej spotkanie wyszło wojsko ateńskie. Liczyło ono 9 tys. Ateńczyków i ok. 1 tys. ich sojuszników, Platejczyków.
Decyzja stoczenia bitwy na otwartym polu została podjęta przez zgromadzenie za namową Miltiadesa. Wódz ateński zdawał sobie sprawę, że grecki szyk bojowy zwany falangą góruje nad perskim sposobem walki. Do bitwy doszło 12 września. Armia Miltiadesa, składająca się głównie z ciężkozbrojnych hoplitów, stanęła naprzeciw znacznie liczniejszej (ok. 25 tys.) armii perskiej. O świcie grecki wódz wydał rozkaz zajęcia pozycji. Na lewym i prawym skrzydle piechota stanęła w ośmiu szeregach, natomiast w centrum tylko w czterech. Grecy ruszyli w stronę wroga. Gdy znaleźli się w odległości 150-200 m od perskich oddziałów, rozpoczęli bieg. W ten sposób zminimalizowali straty zadane im przez perskich łuczników.
Persowie uderzyli w środek falangi, który był celowo najsłabszym punktem. Tymczasem Ateńczycy uderzyli z dwóch stron, szybko zyskując przewagę na skrzydłach. Zamknięci w pułapce Persowie nie wytrzymali potężnego ataku Greków i rzucili się do ucieczki w kierunku własnych okrętów.
Bitwa pod Maratonem zakończyła się zwycięstwem Ateńczyków. Poległo w niej 6,4 tys. Persów i tylko 192 Ateńczyków oraz 11 Platejczyków. Do Aten wysłano posłańca, który ogłosił zwycięstwo Grecji i ostrzegł przed zbliżającymi się Persami. Dzięki tej informacji Ateńczycy mogli się przygotować na przybycie okrętów wroga.
Zwycięstwo pod Maratonem uratowało dalszy rozwój cywilizacji greckiej oraz ocaliło koncepcję demokracji, obcą starożytnej Persji.