В 500 году это недовольство вылилось в открытое восстание против персидского владычества, которое начали и возглавили жители Милета. Восставшим малоазийским грекам попытались оказать помощь греки Балканского полуострова. Два города — Афины и Эретрия — послали в Милет 25 кораблей с воинами-добровольцами. Спарта отказала в помощи грекам, и в 496 году восстание было подавлено. Эта акция была использована как повод для объявления Персией войны Балканской Греции.
В 492 году персы предприняли из Малой Азии комбинированный сухопутно-морской поход против Греции, однако в силу сложившихся обстоятельств (морская буря уничтожила флот) вынуждены были прервать его.
В 491 году до н. э. Дарий послал посольство в Грецию, требуя от греков покорности. Некоторые греческие полисы признали власть персов, но спартанцы и афиняне отказались это сделать и убили персидских послов.
В 490 году произошел новый поход персов. На этот раз они решили перевезти свою армию через южную часть Эгейского моря и высадить десант сразу в Центральной Греции. Захватив и разрушив г. Эретрию на острове Эвбея, персидская армия, состоявшая из лучников и всадников, высадилась в северо-восточной части Аттики, на Марафонской равнине около небольшого городка Марафон, в 42 км от Афин. Поле боя представляло собой ровную, окруженную горами долину на берегу моря, удобную для действия персидской конницы.
Персы имели 10 тысяч конницы и около 10 тысяч пеших лучников.
У греков же было 11 тысяч афинских гоплитов. Численное превосходство было на стороне персов, качественное — на стороне греков. Обученные и спаянные воинской дисциплиной гоплиты столкнулись с разноплеменным персидским войском, основной массе которого была чужда цель похода.
Греческая армия состояла из тяжеловооруженной пехоты, гоплитов, с медными шлемами, в латах и набедренниках, с большими медными щитами; их оружием было длинное метательное копье. Пехота персов была легковооруженная, без шлемов и панцирей, защищалась легкими и плетеными щитами; главное оружие ее составляли лук и сабля. Главной силой персидского войска считалась конница.
Греками командовали десять стратегов: один из них, Мильтиад, был хорошо знаком со способами действия персидской армии. Мнения афинских стратегов разошлись: одни были против того, чтобы вступать в битву с персами, так как считали, что афинское войско слишком малочисленно по сравнению с персидским, другие, и в их числе Мильтиад, настаивали на том, чтобы дать бой. Одиннадцатым человеком с правом голоса был афинский полемарх Каллимах, избранный по жребию. К нему обратился Мильтиад с речью: «Теперь в твоей власти, Каллимах, или повергнуть Афины в рабство, или защитить их свободу… Если мы не вступим в бой, то возникнет великий раздор, который смутит умы афинян и склонит наших сограждан покориться персам… Если ты присоединишься к моему мнению, то и родина наша будет свободна, и город будет первым во всей Элладе…» Этими речами Мильтиад склонил Каллимаха на свою сторону. Голос полемарха решил дело, и было принято решение дать бой.
Перед боем Мильтиад построил греческую фалангу при входе в Марафонскую долину. На правом фланге находились лучшие афинские гоплиты, левее выстроились остальные воины по филам; левый фланг составил отряд платеян. Правым крылом предводительствовал Каллемарх, левым флангом командовал храбрый Аемнест.
Вследствие численного превосходства персов и значительной ширины долины Мильтиад не мог дать своей фаланге необходимой глубины. Кроме того, он учитывал возможность охвата своих флангов персидской конницей. Поэтому он уменьшил количество шеренг в центре и соответственно увеличил число шеренг на флангах. Общее протяжение фронта достигало примерно 1 км.
Боевой порядок персов состоял из пеших лучников, располагавшихся в центре, и конницы, строившейся на флангах.
Чтобы не дать персидской коннице времени атаковать греков на равнине и чтобы вслед за стрельбой из луков непосредственно перейти к рукопашному бою, Мильтиад двинулся с высот на неприятеля «беглым маршем». «Беглый марш» позволял быстро преодолевать поражаемое стрелами пространство и морально действовал на противника.
Выдержав первый натиск, персидские лучники контратаковали греков, прорвали слабый центр афинской фаланги и преследовали афинян в глубь долины. Но сильные фланги греческой фаланги опрокинули персидскую конницу, которой не удалось прорвать здесь ряды афинян, и пошли против персидского центра, спеша на помощь своим стесненным товарищам. Следствием этой атаки стало поражение персидских лучников. Окруженные со всех сторон, персы обратились в бегство.