這是公元前479年8月27日清晨?，敔柖嗉~斯發(fā)現(xiàn)希臘聯(lián)軍放棄陣地，呈行軍隊形散布在平原上，認定希臘人已經敗逃，于是下令全線追擊。波斯騎兵一馬當先，步兵緊跟其后，亂哄哄地渡河追來?，敔柖嗉~斯親率5萬多波斯軍隊向斯巴達軍團直撲過來，希臘仆從部隊則向雅典軍團逼近，阿塔巴茲率領波斯藩邦部隊謹慎地拖在后面。
普薩尼亞斯看到波斯軍隊追來，立刻命令部隊在一塊略微隆起的平坦高地上結陣。波斯騎兵眨眼功夫就沖到近前發(fā)起進攻，并試圖向斯巴達陣營的側后迂回包抄——這是波斯騎兵典型的戰(zhàn)術。古典史料沒有說明波斯騎兵是否迂回成功，但從當代的地貌來看，普拉提亞平原靠近希泰隆山的部分地形已經相當破碎，溝壑遍布，波斯騎兵在這里的活動肯定受到很大的限制。隨后趕到的波斯步兵陸續(xù)在斯巴達陣前100米組成混合盾牌方陣，弓箭手在盾牌后面開始一波又一波的齊射，用希羅多德的話說："斯巴達陣營淹沒在波斯箭雨里。"
斯巴達人行軍時讓戰(zhàn)斗力最強的精銳走在縱隊的頭部和尾部，每個小隊的最前排也是小隊中最優(yōu)秀的戰(zhàn)士。一旦遇到敵軍，全軍以縱隊最前排或者最后排的精銳小隊為基準，橫向展開變成橫隊。這樣方陣最右端和最前排就是戰(zhàn)斗力最強的戰(zhàn)士了。他們后面是邊民重步兵和黑牢士奴隸組成的輕步兵。
就這樣，在迅速完成了隊列轉化后，5000斯巴達步兵和3000特格亞人的步兵組成了堅實的方陣。斯巴達戰(zhàn)士訓練有素，將盾牌片片相連組成堅實的盾牌防線，雖然不時有人中箭倒地，但陣形絲毫不亂。普薩尼亞斯一直等到波斯步兵全部到達，列陣完畢，才面向普拉提亞城內的赫拉神廟祈禱，這樣做表面上是虔誠，實際上是因為波斯人機動性更強，隨時可以后撤。所以他們的計劃是承受一波箭雨，等更多對手近到可以射箭，再進行爆發(fā)式突擊。
身邊的祭司心領神會，聲稱預兆吉祥，普薩尼亞斯于是下令沖鋒。
近萬斯巴達重裝步兵組成縱深8行、正面寬1千多米的密集陣，緊跟其后的是2萬以上希洛輕裝步兵，這樣斯巴達步兵方陣的厚度達到36行，沖擊力驚人。
斯巴達的盟友特格亞人為了防止更大的傷亡，而率先殺出。他們的重步兵很快就沖破波斯人的陣線。斯巴達人則在之后才跟著推進。在近戰(zhàn)中，身披金屬鱗甲和青銅胸甲的希臘重步兵優(yōu)勢巨大。成排面推進的他們將三五成群的波斯人一個個打倒在地。波斯軍隊的盾牌防線在如此強勁的沖擊下土崩瓦解。
斯巴達步兵步調一致，長矛平舉向前突擊，波斯步兵陣線有秩序地整體后退，前幾排的士兵揮舞著彎刀和斯巴達長矛陣搏斗，有些悍勇之徒甚至徒手將斯巴達士兵的長矛抓住折斷；后排的波斯士兵依然保持弓箭齊射。
戰(zhàn)役進行到此時仍然勝敗未分，波斯步兵斗志昂揚，前仆后繼地和斯巴達密集陣搏斗，波斯騎兵在一旁等待時機乘虛而入。不一會斯巴達軍團就推進到平坦的開闊地上，波斯騎兵開始反擊，瑪爾多紐斯身穿鮮艷的盔甲，親率1千重裝騎兵向斯巴達軍團側翼沖擊，同這里輕裝的希洛奴隸軍發(fā)生混戰(zhàn)。希洛士兵拼死抵抗，但由于缺乏盔甲保護，傷亡慘重。正當斯巴達軍團側翼飽受壓力，搖搖欲墜的危急關頭，意外發(fā)生了。一個名叫阿里姆尼斯塔的斯巴達戰(zhàn)士奮力投出一支標槍，擊中波斯統(tǒng)帥瑪爾多紐斯，后者當場墜馬斃命。主帥陣亡徹底動搖了波斯人的軍心，此前一直秩序井然的波斯陣營開始瓦解，紛紛回身逃命。
正在斯巴達軍團同波斯軍隊激戰(zhàn)的同時，西面的雅典軍團同波斯的希臘仆從部隊也發(fā)生激戰(zhàn)，由于雙方采取相同的密集陣戰(zhàn)術，戰(zhàn)況一度膠著。但當希臘仆從部隊得知瑪爾多紐斯的死訊，大部分人立刻撤離戰(zhàn)場，留下實力最強的底比斯人死戰(zhàn)到底。
就這樣，底比斯最勇猛的300戰(zhàn)士和雅典人血戰(zhàn)至最后一人。
這時希臘聯(lián)軍的中央陣營也趕了上來，于是希臘各部隊開始全線追擊。波斯軍隊撤退時由騎兵斷后，以密集的弓箭遲滯斯巴達步兵的追擊，并伺機攻擊脫離大部隊的小股希臘軍隊，美加里和弗里西亞的數(shù)千步兵就在追擊途中遭到波斯騎兵的襲擊，被斬殺600余人。絕大多數(shù)波斯軍隊得以安全撤過阿索浦河，躲進堅固的營壘里面。追過河來的希臘聯(lián)軍將波斯大營團團圍住，從四面攻打。希臘密集陣在堅固的營壘面前一籌莫展，而波斯人從木制寨墻后面居高臨下向希臘人群傾瀉箭雨，造成慘重傷亡。最后還是悍勇的特吉亞人硬將一段寨墻推倒，結果希臘步兵一涌而入，波斯大營內包括隨軍婦女和平民在內的所有人被屠殺殆盡。
普拉提亞戰(zhàn)役中，一直拖在后面的波斯將領阿塔巴茲看到戰(zhàn)局逆轉，立刻率領4萬藩邦部隊（戰(zhàn)兵2萬，輔兵2萬）撤過阿索浦河，過波斯大營而不入，直接朝馬其頓方向撤退。這支波斯軍隊沖破希臘城邦沿途的重重攔截，取道色雷斯和拜占庭，渡?；氐叫喖殎?。阿塔巴茲由于保全部隊有功，受到薛西斯嘉獎，被封為赫拉斯滂總督。瑪爾多紐斯親率的大軍幾乎全軍覆沒，只有3千騎兵逃脫。
大戰(zhàn)之后，分到充足戰(zhàn)利品和金銀財寶的希臘人，又包圍了底比斯。此時，希臘人的攻城戰(zhàn)短板，再次暴露了出來。對于被圍的水泄不通的底比斯城，一籌莫展。最后只能要求對方交出給波斯出謀劃策的貴族，全部處決。
在普拉提亞戰(zhàn)役進行的同時，斯巴達國王利奧提希德（列奧提西達、列奧提基達斯）率領的希臘聯(lián)合艦隊在小亞細亞的米卡雷（米卡列海角）擊敗一支波斯大軍（米卡爾戰(zhàn)役）。
當時遠征到伊奧尼亞的希臘偏師，在列奧提西達的指揮下，搜尋波斯艦隊的蹤跡。希臘人一路搜尋到了伊奧尼亞起義（愛奧尼亞起義）時，拉德海戰(zhàn)的古戰(zhàn)場。
由于波斯人認為自己在海面上已經失去優(yōu)勢，于是他們讓腓尼基人的船隊回家，保護中東地區(qū)的貿易活動，防止希臘人攻擊黎巴嫩地區(qū)。然后部分陸軍將剩下的船只拉上岸，在周圍建造石墻、木墻和鹿砦。在經過一番折騰后，這些船只損耗嚴重，已經無法承擔作戰(zhàn)任務，所以波斯人選擇讓水兵上岸，建造船寨保護幸存船只。
聯(lián)軍為了取得勝利，提前收買了伊奧尼亞希臘人作為內應。所以斯巴達人高呼口號，試圖分化波斯人和伊奧尼亞人。結果波斯人馬上將伊奧尼亞人支出軍營或者解除武裝。
于是希臘人兵分兩路，雅典人負責正面強攻，斯巴達人負責迂回包抄，截斷波斯人的退路。在雅典人攻破了城寨后，斯巴達人及時趕到，封堵了逃兵的退路。一直被波斯人壓迫的薩莫司（薩摩斯）人和米利都人也趁機反戈一擊，痛打落水狗。希臘聯(lián)軍再一次取得了輝煌勝利。
從此希波戰(zhàn)爭攻守易位，希臘聯(lián)軍開始主動出擊，控制從愛琴海到黑海的各個戰(zhàn)略要地，并將波斯勢力從許多小亞細亞的希臘城邦中趕了出去。雅典依靠其強大的海軍主導希臘聯(lián)盟長達二十七年，史學家諷刺地稱這段時期的希臘聯(lián)盟為"雅典帝國"。
普拉提亞戰(zhàn)役，波斯統(tǒng)帥瑪爾多紐斯的臨陣指揮無可挑剔，波斯軍隊也占盡先機，好幾次幾乎將希臘聯(lián)軍逼入絕境。希臘聯(lián)軍最后勝在紀律嚴明和斗志頑強，民族存亡在此一戰(zhàn)的信念使希臘軍隊士氣高昂、視死如歸，能夠經受逆境而陣腳不亂。此戰(zhàn)瑪爾多紐斯非常合理地使用了波斯騎兵，如果不是瑪爾多紐斯意外陣亡，波斯重騎兵很可能會導致斯巴達側翼的崩潰。波斯軍隊由于來源蕪雜，組織上對主帥非常依賴，一旦失去主帥就立刻瓦解，而波斯將領一直有身先士卒的傳統(tǒng)，此戰(zhàn)兩位波斯主將的陣亡對部隊士氣打擊很大，也是波斯軍隊失敗的原因之一。普拉提亞戰(zhàn)役希臘聯(lián)軍勝得相當僥幸，也許冥冥中真的有天意吧。
該年，以雅典為首的希臘海軍反攻波斯，攻進小亞細亞，使小亞細亞諸希臘城邦脫離波斯的統(tǒng)治。公元前449年，希波戰(zhàn)爭以雙方簽訂卡里阿斯和約而告結束，波斯帝國從此承認小亞細亞之希臘城邦的獨立地位，并且將其軍隊撤出愛琴海與黑海地區(qū)。
希臘所以取得戰(zhàn)爭的勝利首先是因在戰(zhàn)爭的初期階段，希臘人為自己的自由和獨立而戰(zhàn)，敢于斗爭，敢于勝利；而波斯軍的大多數(shù)是被征服、被壓迫民族，因脅迫或雇傭而參戰(zhàn)，故作戰(zhàn)消極。希臘軍在士氣上勝過波斯軍。另外，在幾次大會戰(zhàn)中，希臘將領在指揮、布陣方面具有優(yōu)勢，希臘士兵的重武裝較波斯軍的輕裝更適于集團肉搏戰(zhàn)。波斯軍勞師遠征，天時多次不順，后勤供應困難?？傊?，波斯的失敗有著必然性和偶然性。
希波戰(zhàn)爭對波斯帝國來說是衰落的轉折點，從此帝國失去了擴張能力。但戰(zhàn)爭為希臘一些城邦創(chuàng)造了大量使用奴隸勞動的資金、勞動力來源和社會需求，使希臘的經濟和政治趨向極盛。戰(zhàn)爭還極大地改變了希臘邦際政治關系。斯巴達一家稱霸的局面被打破，雅典從一個屢受斯巴達干涉的二等國家發(fā)展成為與之相競爭的地區(qū)霸主，其附屬國遍布愛琴海和希臘本土，最多時達200多個。戰(zhàn)爭還促進了希臘城邦政治的發(fā)展，雅典第四等級公民廣泛在海軍服役，為戰(zhàn)爭做出巨大貢獻，從而提高了政治地位，促使民主政治進一步完善。隨著雅典霸權的確定，雅典式的民主政體在其附屬國廣泛傳播，對寡頭制和貴族制以沉重打擊。
