Striden fördes man emot man, barbarerna grepo tag i Grekernas lansar och krossade dem med sina händer. Perserna visade sig lika tappre som sina motståndare, men voro utan skicklighet, utan erfarenhet och illa beväpnade; de stredo nästan nakne emot män med en fullständig rustning. Det saknades enhet i deras anfall, i det de, än en och en i sänder, än skarvis, och alltid utan ordning, rusade emot Spartanerna, hvilka med lätthet nedgjorde dem.
»Den punkt, hvarest Grekerna häftigast ansattes, var den, der Mardonios befann sig, ridande på en hvit häst och omgifven af tusen man, hvilka voro utvalde bland de tappraste af Perserna. Så länge han var vid lif, trotsade hans trupper Spartanernas alla ansträngningar: men då han stupat, och elitkåren omkring honom blifvit nedgjord, grepo de återstående Perserna till flykten.» De flydde till det läger, som Mardonios låtit uppföra. Spartanerna förföljde dem ända dit, men då det gälde att anfalla förskansningarne, visade sig deras oerfarenhet. Upprepade gånger tillbakaslagne, nödgades de invänta Athenarne, hvilka hade haft att utkämpa striden med de grekiska hjelptrupperna. Ibland desse voro Thebanerna de ende, som stredo med tapperhet. Då äfven de blifvit bragte till flykt, skyndade Athenarne Spartanerna till hjelp och nedbröto efter en hård kamp en del af muren. Genom denna öppning inströmmade Grekerna i mängd och anstälde ett sådant blodbad, att af Mardonios’ 300,000 krigare knappast 3000 kommo undan, om man undantager de 40,000, som Artabazos ej lät deltaga i striden, och hvilka han, vid åsynen af nederlaget, skyndsamt bortförde på vägen till Thrakien under utspridande af det rykte, att Mardonios vore segervinnare. Spartanerna hade, enligt Herodotos, blott förlorat 91 man, Tegeaterna 16 och Athenarne 52. De öfrige Grekerna hade icke deltagit i striden, med undantag af Megarerna. hvilka på slätten blifvit öfverrumplade af det thebanska rytteriet och dervid förlorat 600 man.
Spartanerna och Athenarne tvistade om tapperhetspriset. En Megarer föreslog dem att afstå ifrån detsamma, och allas röster förenade sig till förmån för Platäerna, hvilka, såsom vanligt, hade kämpat tillsammans med Athenarne. Aristides genomdref följande beslut: »De förenade folken skola emot Perserna bilda ett förbund till försvar, hvilket skall beväpna 10,000 hopliter, 1000 ryttare och 100 treroddare. De skola alla år skicka sändebud till Platää, för att der genom högtidliga offer fira minnet af dem, som i denna strid förlorat lifvet. Hvart femte år skall man der anställa så kallade frihetslekar, och Platäerna, hvilka få i uppdrag att anställa offer och tacksägelser
