Численный перевес персидского флота сыграл здесь против него: скученные корабли в условиях поднявшегося волнения на море несли больше урона от столкновений друг с другом, чем от неприятеля. В этом сражении греки сражались с греками и финикийцами, и тактики придерживались одинаковой: таранили суда противника или пришвартовывались к ним, и находящиеся на судах гоплиты вступали в абордажный рукопашный бой.
Греки потеряли в сражении 40 кораблей из 350, персы – половину из 500 судов, участвовавших в бою.
После поражения флота Ксеркс с большей частью армии покинул Грецию. Пребывание основной массы персидских войск на Балканах теряло смысл: после гибели значительного числа кораблей их невозможно было снабжать. Здесь остался один только корпус под командованием Мардония. Он увел персидские войска из Аттики и закрепился в союзной персам Фессалии.
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. В 454 году отборный афинский флот, посланный на помощь восставшим против власти персов египтянам, был полностью уничтожен в дельте Нила. Вскоре был истреблен и отряд афинян, выдержавший полуторагодичную осаду на одном из островов в дельте Нила. Персы отвели воду из одного из рукавов реки и смогли атаковать осажденных по суше. В 449 году афиняне взяли реванш, одержав победу в двойном, сухопутном и морском, сражении у кипрского города Саламин. В том же году греко-персидские войны завершились Каллиевым миром (по имени главы греческой делегации). Он был подписан в Сузах. Персидский царь вынужден был отказаться от гегемонии в бассейне Эгейского моря и признал автономию греческих полисов Малой Азии.
В ходе греко-персидских войн выяснилось, что наиболее мощным боевым построением на суше является фаланга – сомкнутый строй тяжеловооруженных пехотинцев – гоплитов, главным оружием которых было двухметровое копье – сарис. Они имели также большой круглый деревянный щит «гоплона», обтянутый кожей или плотным полотном. Гоплиты были вооружены также короткими мечами и имели металлические шлемы, панцири и поножи. Глубина фаланги составляла от 8 до 16 рядов, а один ряд мог насчитывать до тысячи человек, что давало ширину фронта до 500 м. Фаланги формировались из наиболее состоятельных граждан греческих полисов. Менее состоятельные граждане, а также неграждане-метейки формировали вспомогательные отряды пращников и лучников, без тяжелого вооружения, а также экипажи морских судов.
Нарушившая строй фаланга обрекалась на поражение перед неприятельской конницей и пешими лучниками. Фаланга могла действовать только на равнинных участках местности, без холмов и оврагов. Такие участки в Греции были невелики по площади. На них еще могла развернуться фаланга в несколько тысяч человек, но для отрядов конницы, действовавшей в рассыпном строю, не хватало места для маневра. Дисциплина фаланги была дисциплиной гражданской общины греческого полиса.