太基結盟，讓他們牽制住義大利西西里島上的希臘城邦西拉丘斯。然後他鎮壓了埃及和巴比倫的反波斯起義後，最後於公元前480年傾全國之力再次出征希臘——對當時整個世界來說，這都是一支可怕的軍隊，總兵力在50萬人。這是一支兵種齊全的遠征軍，陸軍中有步兵、騎兵、戰車、戰象等，而最為可怕的就是波斯浩浩蕩蕩的海軍。海軍佔万人，共有戰艦1207艘，還有其他各種輔助艦船數百艘。全軍還擁有更多數量的各類工程人員、軍事供應商、後勤人員、奴隸，甚至各個軍營都配置了一定數量的妓女，波斯方面全部人員總數竟然高達264萬人。
古希臘歷史學家希羅多德所著的《歷史》一書曾描述道：如果薛西斯的軍隊至河裡飲水，可於一瞬間使河水乾枯。薛西斯的軍隊水陸並進，當他們來到赫勒斯邦海峽的時候，埃及和腓尼基的工程技術人員已經按照薛西斯一世的指示，建造了一座由674艘3層槳座戰船組成、分兩排橫越海峽的浮橋。使大軍在七天七夜內成功地渡過了海峽。
很快，波斯陸軍就攻佔了希臘北部，出於恐懼，許多希臘城邦不戰而降，波斯軍隊得以開始一步步向希臘中部推進。
希臘城邦此時不得不暫時停止他們永無休止的紛爭，團結起來。雅典和斯巴達召集其他31個希臘城邦聚集在科林斯，決定消弭內戰、共御侵略，由此建立了提洛同盟。
科林斯會議後，希臘城邦將戰備資金和物資聚集在提洛島，交由雅典掌管。而斯巴達國王里奧尼達則率領希臘陸地聯軍趕赴溫泉關，希望能把波斯陸軍阻擋在溫泉關城下。另一個斯巴達人歐里比阿德斯則統帥希臘聯合海軍艦隊，也趕赴溫泉關附近的阿提米西安海域，並且與波斯艦隊進行了首場交戰，希臘小勝。但希臘聯軍此時僅有輕裝步兵7萬、重灌步兵4萬，戰船近400艘，與龐大的波斯軍隊相比相差甚遠。
里奧尼達率領的希臘陸軍7000人在溫泉關僅僅抵抗了三天，一個告密者帶領波斯人襲擊了溫泉關，溫泉關失守。里奧尼達等最後三百名斯巴達士兵全部戰死。溫泉關丟失後，波斯大軍鋒芒直指雅典。然而此時雅典軍民已在海軍的幫助下全部撤離，避居於薩拉米、埃吉納兩島。薛西斯一世大怒，下令燒燬了城中大部分建築，雅典被毀。
當溫泉關失守後，就只能依賴以雅典為首的希臘聯合艦隊了。在馬拉松之戰後，希臘政治家們就清楚希波之間的戰爭僅僅是一個開始，將來必有惡戰。雅典政治家提米斯托克利隨後提出：希臘的未來在海上！因此，他利用雅典和埃吉納城邦爭奪海上霸權的戰爭機會，說服雅典人把開發勞裡翁銀礦的收入用於海軍建設。大規模建造新式的三列槳戰艦200餘艘，每艘戰艦配備槳手約170人。同時，雅典人還興建了著名的比雷埃夫斯海港和造船廠，為希波海戰作了軍事力量與物質上的準備。但即便如此，希臘艦隊的情形也好不到哪去。波斯艦隊數量龐大，遠在希臘聯合艦隊之上，而且波斯艦隊多為遠洋重型戰艦，如果像往常一樣完全展開對陣，希臘聯合艦隊必輸無疑。
此時，希臘艦隊已經由雅典執政官和雅典聯盟的主持者提米斯托克利統率。在決定戰術的軍事會議上，提米斯托克利提出希臘艦隊應該在薩拉米海灣與波斯艦隊決戰。因為薩拉米海灣是一個淺水灣，龐大沉重的波斯遠洋戰艦在這裡不適合。而希臘艦隊多是適合淺水的中小型戰艦，吃水淺，動作靈活。而且，薩拉米海灣地勢上是一個狹窄的港灣，數量龐大的波斯艦隊不可能在這裡展開陣形。他們如果要攻擊希臘艦隊就必須從海灣入口處魚貫而入，這就給了希臘艦隊集中攻擊的機會。再者，波斯人對薩拉米海灣複雜的海流不甚瞭解，而希臘人則對此瞭若指掌，在槳帆作戰年代，海流的變化對戰艦的航行有著很重要的影響。
反之，提米斯托克利說，如果希臘艦隊開出薩拉米海灣在開闊的愛琴海海面上與龐大的波斯艦隊決戰，那無疑是在自取滅亡。
此時，波斯艦隊正在對希臘艦隊進行包圍，整個希臘艦隊已經被壓縮在狹窄的薩拉米海灣中。但彷彿波斯艦隊觸怒了希臘的保護神一樣，就在波斯艦隊調整艦隊對薩拉米海灣進行包圍的時候，竟然兩次遇到颶風。這是一場來勢兇猛而且異常狂暴的颶風，龐大的波斯遠洋艦隊竟然因此而損失了600艘戰艦，這實際已經是整個波斯艦隊的一半！
但就是如此，波斯艦隊還是一個龐然大物，到9月19日，波斯艦隊終於完成了合圍。
隨後，當波斯艦隊開進海灣向希臘聯合艦隊展開攻擊的時候，提米斯托克利又採取了一個十