Передісторія: У 510 р до н.е. громадяни Афін вигнали з міста свого тирана Гиппия, і той втік під заступництво Дарія. У 508 або 507 р. До н.е. е. посли Афін, спрямовані Клисфеном, просили у Дарія допомоги через передбачуваної спартанської інтервенції і в знак покори піднесли йому «землю і воду»; це дало Дарію підстави розглядати Афіни, як підвладний йому місто.
Причиною битви послужило те, що в 500 р. До н.е. е. жителі малоазійського грецького міста Мілета (який був у той час покірний персами) підняли повстання проти перського панування. Афіняни, які підбили мілетян до цього, спочатку надали їм допомогу своїм флотом, але в критичний момент покинули повсталих. Повстання було придушене. Однак цар Дарій I вирішив покарати афінян за допомогу Милете. Морський похід був запланований як каральна акція проти Афін, а також міста Еритреї на острові Евбея, який теж допомагав повстанцям. Попередня спроба покарати греків (в 493 р. До н.е..) Завершилася невдачею через буревій, яка розкидала кораблі, що перевозили перське військо і розбила їх об скелі.
Командувачами персів в цьому поході були Датіс і Артаферн. Керував походом колишній афінський тиран Гіппій, він прагнув помститися афінянами і повернути собі владу. Перська флот рухався від острова до острова, руйнуючи міста і забираючи в рабство жителів. В кінці-кінців кораблі персів пристали до берегів Аттики, де найближчим зручним для висадки місцем була Марафонська бухта, до якого примикала невелика долина.
Марафонська рівнина має вигляд півмісяця, кінцями упирається в Марафонську бухту, а із зовнішнього боку облямованої поруч висот. До тієї самої долині прийшло з Афін грецьке військо і стало табором на відстані 1-2 км від місця висадки персів. Командувачем афінськими військами був полемарх Каллимах.
Перед боєм Мильтиад побудував грецьку фалангу при вході в Марафонську долину. На правому фланзі перебували кращі афінські гопліти, лівіше вишикувалися інші воїни по филам; лівий фланг склав загін платеян. Правим крилом був перед Каллемарх, лівим флангом командував хоробрий Аемнест.
Внаслідок чисельної переваги персів і значної ширини долини Мильтиад не міг дати своєї фаланги необхідної глибини. Крім того, він враховував можливість охоплення своїх флангів перською кіннотою. Тому він зменшив кількість шеренг в центрі і відповідно збільшив число шеренг на флангах. Загальна протяжність фронту сягала приблизно 1 км.Бойовий порядок персів складався з піших лучників, які перебували в центрі, і кінноти, що будувалася на флангах. Щоб не дати перської кінноті часу атакувати греків на рівнині і щоб слідом за стрільбою з лука безпосередньо перейти до рукопашного бою, Мильтиад рушив з висот на ворога "швидким маршем". "Побіжний марш" дозволяв швидко долати поражаемое стрілами простір і морально діяв на противника.
Витримавши перший натиск, перські лучники контратакували греків, прорвали слабкий центр афінської фаланги і переслідували афінян в глиб долини. Але сильні фланги грецької фаланги перекинули персидську кінноту, якої не вдалося прорвати тут ряди афінян, і пішли проти перського центру, поспішаючи на допомогу своїм обмеженим товаришам. Наслідком цієї атаки стала поразка перських лучників. Оточені з усіх боків, перси почали тікати.
Битва тривала до темряви. Зброя і захист греків, їх фізична підготовка, найкраща злагодженість дій в строю, дали їм велику перевагу над легким озброєнням і Незлагоджений діями персів і саків. Увечері, вже в темряві, перський центр не витримав, і кинувся тікати до стоянки свого флоту.
Афинянам перемога коштувала 192 громадян, в числі яких були полемарх Каллимах. Втрати персів Геродот обчислює в 6400 осіб. Перська флот попрямував від марафонської долини до Афін, навколо Аттики, огинаючи мис Суніон. Перси сподівалися дістатися туди раніше піших гоплітів, але афіняни випередили їх. Побачивши з кораблів, що афінське військо вже чекає їх, перські воєначальники не наважилися висадитися на берег і покинули береги Еллади
Перси, незважаючи на втрати, яких вони зазнали в марафонській долині, і загальну невдачу того походу, не вважали себе переможеними і готувалися до повномасштабної війни проти Греції.
Однак моральний вплив перемоги під Марафоном на все грецьке суспільство було досить значним. Вперше були продемонстровані перевага грецького зброї і грецького військового мистецтва над перськими. Ця впевненість зіграла важливу роль в подальших подіях.
Відома також легенда, згідно з якою, грецький воїн на ім'я Фідіппід після битви при Марафоні пробіг, не зупиняючись, від Марафону до Афін, щоб сповістити про перемогу греків. Добігши до Афін без зупинок, він встиг крикнути «радійте, афіняни, ми перемогли!» І помер. Ця легенда не підтверджується документальними джерелами; згідно Геродоту, Фідіппід був гінцем, безуспішно посланим за підкріпленням з Афін в Спарту і подолав дистанцію в 230 км менше ніж за два дні.