После победы при Саламине Фемистокл предлагал послать флот к Геллеспонту и разрушить мост, лишив тем самым персидскую армию на Балканах последнего пути снабжения. Однако восторжествовала точка зрения других стратегов, считавших, что, прежде всего, необходимо освободить Грецию от персов.

Весной 479 года Мардоний получил подкрепления и вновь занял Афины. Однако в том же году в Малой Азии у мыса Микале греческий флот под командой спартанского царя Леонтихида и афинянина Ксантиппа, благодаря измене служивших у персов моряков из числа ионийских греков, сжег остатки персидского флота. Лишенный снабжения, Мардоний вынужден был оставить Афины и принять сражение у города Платеи в Беотии с объединенным греческим войском во главе со спартанским царем Павсанием. В этом сражении афиняне имели 8 тысяч гоплитов и столько же легковооруженных воинов. Примерно такой же по численности армией располагали спартанцы. Мардоний был убит в самом начале сражения, что дезорганизовало его войско. Большая часть персидской армии и ее греческих союзников (фессалийцев, беотийцев и др.) погибла или была пленена. В целом же судьбу греко-персидских войн решили сражения не на суше, а на море. Вскоре после битвы при Платеях были взяты Фивы — крупнейший греческий город, вставший на сторону персидского царя.

В 478 году Афины создали Делосский морской союз (по имени острова Делос — места сбора союзного флота и хранения союзной казны). В дальнейшем война проходила за пределами Греции. В 468 году афинский полководец Кимон одержал победу над персами у реки Эвримедонта на южном побережье Малой Азии. Однако соперничество Спарты и Афин привело к войне между ними, что ослабило греков.