В то же время греческий флот, собранный у мыса Артемисон, в северной части Эвбеи, впервые встретился с эскадрами Великого Царя, шедшими от города Ферм, места, где впоследствии будут построены Фессалоники. Хотя они попали в шторм, разбивший 400 кораблей о скалистый полуостров Магнесию, египетские и азиатские судна отлично показали себя в течение всего боя, длившегося с перерывами два дня. После поражения при Фермопилах греческий флот направился на юг и бросил якорь около острова Саламин, откуда он мог защищать линию укреплений на Истме.
Через Фокиду, которая была разрушена, и Беотию, которая стала союзником, персы пришли в Аттику. По совету оракула афиняне оставили город, чтобы спастись на кораблях, которые доставили их на Саламин и в Трезен. Слабый гарнизон, оставшийся в акрополе, храбро оборонялся до полного истребления. Афины были разграблены и сожжены. Таким образом, как того желал Дарий, Ксеркс отомстил за сожженные ионийцами храмы в Сардах.
Перед тем как напасть на оборонительные сооружения Истма, царь должен был разрушить греческий флот, собранный у Саламина. Посланцы сообщили ему о распрях и сомнениях в среде союзных греческих военачальников под предводительством спартанца Эврибиада. Афинянин Фемистокл считал, что необходимо дать бой без промедления в водах Саламина, где недостаток пространства помешал бы противнику развернуть все суда и воспользоваться численным превосходством. Он искусно маневрировал, чтобы отвергнуть предложение отступить к Истму. Предупрежденные персы выставили эскадру на западном входе в Элевсинскую бухту, через которую греки могли отступить. Бой теперь был неизбежен. Утром, ближе к концу сентября 480 года, флот Великого Царя с финикийскими судами во главе входит в пролив шириной не более одного километра между Саламином и берегами Аттики. Ксеркс установил свой трон на склонах Эгалеоса, чтобы наблюдать за победой своих эскадр. Греческие корабли были готовы к бою: согласно тактике Фемистокла, они использовали свои возможности маневрировать, чтобы протаранить вражеские суда, которым было тесно и которые начали друг другу мешать. Высадившиеся гоплиты, вооруженные лучше своих азиатских и египетских противников, одержали победу в боях на абордаж. Афиняне и эгинеты, два самых многочисленных контингента в греческом флоте, проявили в сражении свою сноровку и храбрость. После жестокого и беспорядочного боя, суда Великого Царя повернулись другим бортом и двинулись к Фалере, а греки до наступления ночи уничтожали вражеские корабли, которых они, как говорит Эсхил, били «как тунцов». Менее 400 греческих кораблей одолели флот, в три раза превосходивший их числом.