Персидский сатрап Кир Младший вновь помог Спарте восполнить потери её военного флота. По его требованию Лисандр был восстановлен в должности главнокомандующего персидско-пелопоннесскими морскими силами. Спарте пришлось переступить через собственные законы. На спартанские триеры были наняты моряки из различных греческих городов, а команды усилены воинами, которым предстояло действовать в морском бою в составе абордажных команд. Лисандр вновь начал охотиться за вражеским флотом в Эгейском море.
Решающее морское сражение Пелопоннесской войны состоялось осенью 405 года до н.э. у берегов Фракии. Под командованием Лисандра находилось 170 кораблей. Его противник Канон имел под своим командованием 180 триер. Стороны имели примерно равные силы, и поэтому исход битвы во многом зависел от искусства древнегреческих флотоводцев.
Афинский флот к началу сражения находился в Эгоспотамах напротив Лимпсака, где стоял пелопоннесский флот. Лисандр вёл постоянное наблюдение за Эгоспотамами и в конце концов дождался удобного момента для атаки. Узнав, что небольшая часть афинских триер отделилась от флота Канона, он приказал спартанским кораблям незамедлительно атаковать противника. Вновь, как и в сражении у мыса Нотий, спартанцам удалось застать афинян врасплох и взять на абордаж почти все их корабли, стоявшие в гавани, экипажи которых в своём большинстве находились на берегу. Дозорная служба афинян слишком поздно обнаружила приближение вражеского флота. Пленения избежали только экипажи 20 триер. Спартанцы жестоко расправились с побеждёнными: все захваченные в плен афиняне были убиты.
Поражение при Эгоспотамах положило конец морскому могуществу Афинского государства и приблизило конец Пелопоннесской войны. Теперь на море господствовал флот Спарты.
Будучи дальновидным стратегом, Лисандр поддерживал в малоазиатских греческих городах партии противников Афин и, если было нужно, посылал им в помощь пелопоннесские корабли с десантом спартанских воинов на борту. В захваченных спартанцами фракийских и малоазиатских городах и на греческих островах Эгейского моря создавались олигархические правительства и, в случае необходимости, оставлялись спартанские гарнизоны. Своими решительными действиями на море и на суше Лисандр скоро добился ощутимого перевеса в ходе затянувшейся Пелопоннесской войны.
После побед на море Лисандр возглавил сухопутные войска Спарты и её союзников и захватил несколько полисов на Геллеспонте и во Фракии, в которых поставил у власти своих наместников. Круг союзников демократических Афин неумолимо сужался под ударами морских и сухопутных сил Пелопоннесского союза.