Tras la muerte de este rey, su hijo Jerjes dedicó varios años a planificar la segunda invasión, reuniendo un enorme ejército y una flota numerosa.

Después de las Termópilas, toda Beocia y Ática cayeron en manos persas, que capturaron e incendiaron Atenas.

La primavera siguiente, los aliados reunieron el mayor ejército hoplita de su historia, y cruzaron el istmo hacia el norte, buscando la batalla con Mardonio.

Con esta doble derrota, la invasión se dio por finalizada, y el poder naval persa quedó notablemente dañado.

[5]​ Sin embargo, desde el siglo XIX, su reputación ha sido rehabilitada espectacularmente por hallazgos arqueológicos que confirmaban repetidamente su versión de los acontecimientos.

[10]​[11]​ Por si eso no fuera suficiente, el rey persa Darío era un usurpador, y hubo de extinguir numerosas revueltas contra su reinado.

[14]​ En 491 a. C., Darío envió emisarios a todas las ciudades estado griegas, reclamando «tierra y agua», un antiguo símbolo de sumisión.

[15]​ Temerosas del poder desplegado por el persa el año anterior, la mayoría de las polis griegas se vieron obligadas a capitular.

[17]​ Como consecuencia, Darío empezó a reclutar un nuevo ejército, más poderoso, con la intención de someter toda Grecia.

[30]​ Heródoto relata que el ejército y la armada, en su marcha por Tracia, se detuvieron en Dorisco para recibir una inspección de Jerjes.

[96]​ Otros tempranos historiadores modernos estimaron que las fuerzas terrestres participantes en la invasión eran de 100 000 soldados o menos, basándose en los sistemas logísticos disponibles en la Antigüedad.

Se establecieron cinco grandes depósitos de suministro en la ruta: en Lefki Akti, en el lado tracio del Helesponto; en Tyrozis sobre el lago Bistónide, en Dorisco junto al estuario del río Évros, donde el ejército asiático se reunió con los aliados balcánicos; en Eyón sobre el río Estrimón; y en Terma, actual Salónica.

[143]​ Aun así, los espartanos consideraron la amenaza tan grave que enviaron a su rey Leónidas I con su guardia personal o Hippeis de 300 hombres.

Al tercer día de batalla, los aliados restantes abandonaron el muro para acometer frontalmente a los persas y matar tantos como fuera posible.

[150]​ Mientras tanto, los aliados y los persas restantes trabaron combates a media tarde, siendo éstos favorables al bando griego, que capturó hasta 30 barcos.

[160]​ Las Termópilas habían mostrado que un ataque frontal contra una posición griega bien defendida tenía pocas posibilidades de éxito.

[160]​[163]​ En resumen, si Jerjes podía destruir la armada griega, estaría en una posición inmejorable para forzar la rendición de toda Grecia.

[161]​ Allí, la cantidad de barcos persas representaba un estorbo, pues debían maniobrar con grandes dificultades para evitarse, y por tanto quedaron desorganizados.

Hundieron o capturaron al menos 200 naves persas, y se aseguraron de que el Peloponeso no fuera rebasado por mar.

Habiendo perdido la superioridad naval, Jerjes temía que los griegos navegaran hacia el Helesponto y destruyeran los puentes de pontones.

[173]​ Por esta razón, Artabazo debió levantar el asedio y condujo al resto de sus hombres a Tesalia, reuniéndose con Mardonio.

[180]​ El ejército aliado, no obstante, bajo el mando del regente espartano Pausanias, se mantuvo en las colinas sobre Platea para protegerse ante dichas tácticas.

40 000 hombres consiguieron escapar por la carretera a Tesalia,[189]​ pero el resto fueron atrapados en el campamento persa, donde fueron aniquilados por el ejército griego, que se hizo así con la victoria.

[195]​ Después de vencer en Mícala, la flota aliada zarpó hacia el Helesponto para romper los pontones, pero al llegar encontraron que estos ya estaban destruidos.

[196]​ Los peloponesios navegaron hacia su patria, mientras que los atenienses se quedaron para atacar el Quersoneso tracio, todavía en manos persas.

[201]​ La falange era vulnerable si era golpeada desde el flanco o la retaguardia, lo que hacía especialmente peligrosa a la caballería, dada su gran movilidad y capacidad para realizar estos ataques.

[209]​ Apenas sorprende, por tanto, que los persas no utilizaran hoplitas de regiones griegas bajo su control, como Jonia.

[204]​ En las dos principales batallas terrestres de la invasión, los aliados ajustaron claramente sus tácticas para neutralizar la ventaja persa en número y caballería: En las Termópilas ocuparon la entrada al desfiladero, mientras en Platea se mantuvieron en terreno elevado.

[237]​ Finalmente, los aliados vencieron porque evitaron derrotas catastróficas,[216]​ siguieron leales a su alianza,[214]​ se aprovecharon de los errores persas,[214]​ y porque su ventaja principal residía en los hoplitas.

[199]​[245]​ Una vez aprendida esta lección, el Imperio persa comenzaría a reclutar y confiar en los mercenarios griegos, especialmente tras la guerra del Peloponeso.