双方对阵多日，战争一天天拖延，波斯统帅马尔冬尼斯日感军队给养供给困难，面对希腊人在本土作战，援兵越来越多，他决定先派骑兵进攻希腊人，迅速结束战争。

波斯骑兵骚扰了希腊军队，并切断了希腊人的水源，于是一部分希腊人撤走了，但作为主力部队的斯巴达和雅典军队还按兵不动。

波斯军队误认为希腊人逃跑了，于是既不整顿队形，也不按照原来的部署，像追击逃兵似地涌上来，主要对准拉西第梦人，与斯巴达人展开了激战。

战斗开始后，希罗多德描述说，波斯人用他们的藤盾连成一道壁垒，从这后面射出了&ot;像雨点一样多的箭&ot;，给希腊人以很大打击。

但波斯人主要靠骑兵和弓箭手作战，一旦当战斗进入近战，特别是肉搏战时，波斯人的缺陷就暴露出来了。

他们没有希腊人那样专门的训练，战斗技术较差。

尤其应该注意的是，波斯军队中异邦军数量众多，他们完全视波斯人为瞻，旗倒兵散，正如希罗多德所言：&ot;异邦军的全部命运是以波斯人为转移的，因为其他的人看见波斯人逃跑了，故而在他们甚至还没有和敌人交锋，便立刻也逃跑了。

……胜利者就这样跟在薛西斯的士兵后面进行了追击和杀戮。

&ot;不久，希腊人发动猛攻，与波斯人展开肉搏战，希罗多德描写：&ot;直到最后，这场战斗竟形成了肉搏战；原来异邦军抓住了对方的长枪，并把它们折断了。

波斯人论勇气和力量都是不差的，但是他们没有防护的武装，此外他们的训练不够，论战斗的技术到底也比不上他们的对手。

&ot;结果，波斯军队伤亡惨重，30万大军除了一支4万人的军队逃跑了以外，只有3000人幸免于难，其统帅马尔冬尼斯也阵亡了。

而希腊方面，斯巴达人阵亡91人，铁该亚人16人，雅典人52人。

普拉提亚战役是希波战争的最后一次大决战。

经过这次决战胜利，希腊人开始全面反攻，希腊大陆很快全部解放。

与此同时，希腊海军又在小亚细亚的米卡尔海角击败波斯舰队。

公元前478年，雅典进攻黑海海峡，占领赫勒斯滂左旁要塞。

从此，战争完全在海上或海外进行。

随着战争从陆战转入海战，希腊联军内部出现分裂，以农立国的斯巴达对海上作战不感兴趣，而且海军不如陆军发达，撤回到伯罗奔尼撒半岛。

公元前478年，拥有海上强大力量并且声威日盛的雅典和希腊本土、爱琴海各岛及小亚希腊各城邦组成了新的对抗波斯的军事同盟，史称雅典海上同盟，或叫提洛同盟。

从此以后，希波战争就是主要在以雅典为主的提洛同盟和波斯人之间进行的。

公元前468年，提洛同盟大败波斯海军于小亚的攸里梅敦河。

公元前449年，又大败波斯海军于塞浦路斯岛附近。