希臘統帥地米斯托克利提出，希臘與波斯的海上交鋒戰場應該選在薩拉米斯海灣。正面抵抗一定是魯莽而不自量力的，因為所有願意保衛希臘的兵力都集合起來，也不抵薛西斯部隊的十分之一。

大難當頭，希臘人果斷地揚長避短，沒有百萬大軍，就用智慧和英勇做武器。希臘對薩拉米斯海灣的環境瞭如指掌，而且這裡是一個淺水灣，波斯龐大沉重的遠洋戰艦在此處無法施展，相反，希臘靈活的中小型戰艦最適合淺水作戰。狹窄的薩拉米斯海灣將限制波斯艦隊，使其不能完全展開攻勢，只能從海灣入口魚貫而入，而希臘艦隊就可以乘機將波斯艦隊逐一攻破。倘若雙方在寬闊的愛琴海上相遇，那希臘無異於以卵擊石，自取滅亡。

也許是希臘的保護神暗中相助，波斯艦隊剛要包圍薩拉米斯海灣的時候，就遇到了兩次颶風，狂暴的颶風粉碎了波斯600艘戰艦。雖然他們還是完成了對希臘艦隊的合圍，但一半兵力已經不戰而亡。

地米斯托克利派科林斯艦隊開赴海灣西口阻擋波斯軍的一擁而入，其餘戰艦安排在東口，分左中右三隊。

一切準備停當，波斯開始進攻了。地米斯托克利不慌不忙找來可靠的奴隸西京，派他假降波斯。西京來到薛西斯軍營，說希臘海軍自知難敵波斯，早就喪失了鬥志，想連夜逃出海灣。薛西斯大喜，連忙下令封鎖海峽東西兩個入口，打算甕中捉鱉，將希臘海軍全部殲滅。

薛西斯躊躇滿志，登上薩拉米斯海灣附近的山頂觀戰，但不久他便大驚失色。他發現自己中計了，被科林斯阻擋的波斯戰艦隻能一艘一艘地進入希臘海軍的“大甕”。此刻正當海潮上漲，水下暗流湧動，笨重的波斯戰艦失控了。希臘成功扭轉局勢，展開了對波斯的集中攻擊。他們先用戰艦上5米長的銅杆打斷波斯戰艦的長槳，而後迅速靈活掉轉，用艦首包裹黃銅的衝角猛烈衝撞敵人的船舷。波斯戰艦無處可逃，成了海上的靶子，眼睜睜被對手摧毀。

日落時分，波斯有200艘戰艦被希臘聯軍擊沉，50艘戰艦被俘。薛西斯不肯承認自己的失誤，怪罪腓尼基人表現懦弱，將他們處死了。失去腓尼基海軍主力，波斯徹底斷送了自己的海上勢力，同時再也不能向陸軍供應物資了。

這時，又有一名奴隸向波斯軍詐稱，希臘人將乘勝追擊，切斷赫勒斯滂海峽的去路。薛西斯沒有吸取教訓，又一次信以為真。為保全剩餘的軍隊實力，他只得下令撤回小亞細亞首府薩迪斯，但很多士兵在途中死於瘟疫，而希臘艦隊也追擊到小亞細亞將波斯戰艦全部焚燬。波斯剩餘的30萬陸軍最終也沒能逃過次年普拉提亞戰役的大劫。

公元前449年，波斯被迫和希臘簽訂《卡里阿斯合約》，承認希臘各邦獨立，放棄愛琴海和裡海一帶的霸權。強大統一的波斯帝國就這樣敗給了分散且是臨時組建的希臘聯軍。這是一次海洋與陸地兩大集團的正面交鋒，也是東方集權制理念與西方民主自由思想的大碰撞。也許，如果沒有希臘的勝利，就沒有今天的西方文明瞭。

薛西斯帶領戰敗的波斯大軍撤離希臘後，留下馬多尼烏斯駐留小亞細亞。薩拉米斯大海戰一年後，波斯人仍在希臘境內肆意橫行，但希臘人至死不降，終於與波斯軍隊在普拉提亞平原展開決戰。斯巴達國王保塞尼亞斯，也就是列奧尼亞的侄子，率領11萬希臘聯軍前來對陣。馬多尼烏斯身先士卒，犧牲在戰場上。部隊群龍無首，再加上這時原本就對戰事漠不關心的非波斯人開始動搖逃亡，希臘人再次取得壓倒性勝利，徹底終結了波斯入侵。愛奧尼亞各邦全部脫離了波斯的統治。