Афіняни виявилися в скрутному становищі, і їм не доводилося сподіватися на допомогу з боку; Сусідня область Беотія була ворожа до них і відкрито вітала появу персів. У самих Афінах точилася постійна боротьба між аристократичної та демократичної партіями. Частина афінян готова була допомогти персам і потай сподівалася на їх перемогу. Гіппій, останній афінський тиран, позбавлений влади, вигнаний з країни двадцять років тому і протягом цього часу був правителем підвладного персам міста Сигей на Геллеспонті, тепер, на старості років, разом з перської армією повернувся в Аттику, де його чекали таємні прихильники. Зокрема, до цього часу в Афінах знатний рід Алкмеонидов, будучи витісненними від влади своїм політичним противником Мільтіад, об'єднався з прихильниками Гиппия, який сподівався з їх допомогою повернути собі владу. Багато з них були проти ризикованою війни з персами, боячись втратити в разі поразки своє багатство і вплив. Навпаки, у них була велика спокуса здати Афіни персам і витягти з цього всі можливі для себе вигоди. Чимало афінян звинувачували Алкмеонидов в змові з персами і Гіппієм. Правда, Геродот енергійно відкидає цю версію, але, по-перше, він не заперечує, що перси мали своїх прихильників в Афінах, а, по-друге, прагне відвести звинувачення в змові з персами від Алкмеонидов, оскільки він сам належав до літературної колі Перикла , великого афінського державного діяча, який походив з роду Алкмеонидов і шанувальником якого був 'батько історії. Як ми вже бачили раніше, Клісфен з роду Алкмеонидов ще в 507 р дав персам «землю і воду» і був найбільш впливовим персофілом в Афінах. Попутно потрібно зазначити, що пізніше, в ході Греко-перських воєн, коли Алкмеоніди побачили рішучість народу боротися проти перського поневолення, вони сприйняли нову політику і дали Афінам кілька видатних вождів демократії.
Афінське військо, яке складалося з 10 000 чоловік, попрямувало на Марафонську рівнину. Туди ж прибуло близько тисячі воїнів з союзного беотийского міста Платеї, розташованого на кордоні з Аттикою. Одночасно в Спарту було послано відомого своїми ногами прудкий Фідіппід, який на другий день досяг цього міста і передав владі прохання афінян про допомогу. Спартанці обіцяли допомогти, але не поспішали послати військо, посилаючись на старовинний звичай, згідно з яким до повного місяця можна було виступати в похід. Від інших греків афіняни і не чекали допомоги, бо в кращому випадку елліни ставилися байдуже до долі афінян, дерзнули на боротьбу з «великим царем», і вважали результат війни заздалегідь вирішеним. Відомий поет Феогнид мегарських, який ще до ви садки персів на Марафоні закликав до опору «мідій- цям», перед лицем реальної небезпеки розгубився і виявився здатним лише просити допомоги у бога Аполлона. Але головне святилище Аполлона - Дельфійський храм був швидше на боці персів і фактично прагнув паралізувати опір греків [см. літературу: 312, с. 160]. Серед еллінів афіняни мали і прямих ворогів. Так, сусідній острів Егіна, що був давнім суперником Афін, готовий був виступити в союзі з перської армією і утримався від цього лише через протидію свого покровителя Спарти, побоюються, що за захопленням Аттики персами підуть напад на Пелопоннес і його морська блокада.
Реконструкції ходу марафонської битви присвячена велика історична і військова література. Традиційне висвітлення цього бою, пропоноване, наприклад, підручниками історії, зводиться до наступного: щодо тактики війни афінські стратеги не були одностайні, і багато хто був проти негайної битви, але Мильтиаду і його прихильникам з великими труднощами вдалося наполягти на тому, щоб напасти на персів, і нанести їм. поразку.
Насправді ж події розвивалися по-іншому. На Марафоні обидві сторони вичікували кілька днів, не наважуючись вступити в бій. При цьому перська армія була розташована на відкритій рівнині, де можна було застосувати кінноту і де Датіс хотів дати бій. Афіняни, у яких зовсім не було кінноти, зібралися у вузькій частині рівнини і не мали наміру виходити звідти, бо там персидські вершники не могли діяти. Тим часом становище перської армії ставало важким, і Датіс, безуспішно чекав виступу своїх союзників в Афінах, повинен був прийняти рішення щодо подальших дій. Він, ймовірно, знав про намір спартанців виступити після молодика і, природно, хотів вплинути на результат війни ще до їх появи. У той же час він не міг рушити армію в тіснини, де розташувалися афінські воїни. Датіс уважно стежив за становищем в Афінах, звідки він чекав сигналу (піднятий над міськими стінами щит) про захоплення міста прихильниками поваленого тирана Гиппия.
В Афінах прихильники персів готові були діяти, але не наважувалися взяти на себе ризик і, в свою чергу, чекали, поки перська армія завдасть поразки афінським воїнам. Спартанці могли незабаром підійти на допомогу афінянам. Датіс не хотів більше чекати і вирішив перекинути по морю частина армії проти Афін, щоб захопити їх. Для цього йому довелося розділити армію і зробити ризикований крок, від якого він досі утримувався. Частина війська, включаючи кінноту, була посаджена на кораблі, імовірно, вночі при світлі місяця. Тепер успіх операції залежав від фактора несподіванки. Однак Мильтиад здогадувався про плани Датіса або, може бути, точно знав про них через ионийцев в перській таборі. Мильтиаду доповіли про те, що кіннота вже посаджена на кораблі і на рівнині залишилася лише легкоозброєна піхота ". Тепер у нього не було підстав побоюватися противника.
Перські воїни боролися мужньо, в центрі перси і саки зім'яли афінські ряди і стали переслідувати їх. Але на флангах у персів було менше сил, і там вони зазнали поразки. Потім афіняни і платейців стали битися з персами, що прорвалися в центрі. Після цього перси почали відступати, несучи великі втрати. При цьому особливо постраждала найкраща частина війська, яка становила центр перської бойової лінії, що опинився тепер в оточенні. Багато які втекли потрапили в замулене озеро у Марафону і були там безжально винищені
Вціліла частина перського війська села на кораблі і попрямувала до Афін. Афінські воїни захопили сім перських кораблів і поспішили додому, куди прибули раніше персів. Після цього перської армії залишалося тільки відплисти назад в Малу Азію.
Перемога при Марафоні була першим успіхом греків в боротьбі з перської армією, яка до того часу вважалася непереможною. По суті, перемогу цю здобули афіняни, яких поет Симонид, сучасник подій, назвав передовими борцями за свободу еллінів.
Поразка персів було викликано цілим рядом причин. Хоча їхня армія кілька перевершувала чисельно афінську, тільки частина її змогла вступити в бій, а кіннота залишалася осторонь. Крім того, перси діяли в незнайомій країні і виконали до цього великий шлях. Грецькі важкоозброєні піхотинці (гопліти) були закуті в залізо, і легкоозброєні перські лучники не змогли засмутити їх ряди. А коли почався рукопашний бій, стрільці не зуміли прийняти в ньому активної участі. Велике значення мало й те, що афінським військом керував талантлівип полководець Мільтіад, який був добре знайомий з перським військовою справою, так як під час скіфського походу він служив в армії Дарія. Нарешті, не можна забувати також, що афіняни боролися за свою країну, свободу і за збереження народжувався демократичного ладу; вони знали, що в разі поразки були б виселені зі своїх рідних місць і звернені в рабство. Тому афінян залишалося або загинути, або перемогти.
Афіняни дуже пишалися своєю перемогою при Марафоні. За свідченням Павсанія (I, 15, 3), серед картин на громадських будівлях в Афінах почесне місце займали сцени Марафонського битви. На них були зображені наступаючі афіняни і платейців і біжать, штовхаючи один одного, перси. Частина персів була зображена рятуються на фінікійських кораблях. Зберігся також перський шолом, який було пожертвувано в один з храмів в якості трофея марафонської битви. На ньому є напис: «Зевсу від афінян, які взяли його у мидийцев».
Однак перемога при Марафоні мала швидше моральний, ніж військове, значення. Лише невелика частина перського війська зазнала поразки, і Дарій справедливо вважав, що програв бій, але не війну. У нього були навіть деякі підстави вважати, що він здобув в материковій Греції перемоги, оскільки багато міст дали йому «землю і воду». Тому він в одній зі своїх написів заявляє, що йому були підвладні «іонійці, які на море, і ті, які за морем» [DSe, 27-29]. х
Інше ставлення до марафонської битві було в Афінах, де вважали, що тепер настав кінець війні. Але і там проникливий Фемістокл відмінно розумів, що Марафон - лише епізод, початок довгої і важкої боротьби. Але, на щастя для себе, через що послідував в ахеменідський державі кризи греки отримали десять років перепочинку.