Опустошив сначала сельскую округу эретрийцев, Датис и Артафрен затем приступили к осаде их города. Эретрийцы не пытались бежать и не собирались сдаваться, так как в конце концов решили выдерживать осаду до конца. Шесть дней шла ожесточенная схватка на стенах, и с обеих сторон пало много воинов. На седьмой день два знатных гражданина, Евфорб и Филагр, замыслив измену, открыли ворота персам. Персы вошли в город, разграбили и сожгли храм Зевса в возмездие за сожженное святилище в Сардах, а всех жителей обратили в рабство.
После подчинения Эретрии Датис и Артафрен простояли там несколько дней и затем отплыли к Аттике. Наиболее удобным местом для действий конницы в Аттике была равнина близ Марафона. Туда-то и привел персов находившийся среди них Гиппий, сын Писистрата, рассчитывавший с персидской помощью вновь стать тираном в Афинах.
Узнав о персидском вторжении, афиняне спешно собрали войско из десяти тысяч тяжеловооруженных воинов и двинулись к Марафону. Во главе их войска стояло десять стратегов. Десятым был Мильтиад, бывший тиран херсонесцев. Во время похода Мардония Мильтиад бежал из Фракии в Афины, откуда был родом.
Перед выступлением из Афин стратеги послали гонца в Спарту, не надеясь одни, без помощи спартанцев, одолеть персов.
Придя на Марафонскую равнину, афиняне расположились на холме в священной роще Геракла. В тот же день, под вечер, к ним присоединилась тысяча гоплитов из беотийского города Платеи.
Персы постоянно вызывали афинян на битву, но афинские военачальники, командовавшие по очереди один день, без спартанцев не решались выходить против более многочисленного врага. Так продолжалось несколько дней. Наконец афиняне прознали от греков-островитян, принужденных персами следовать за ними, что персидские полководцы вознамерились погрузить войско на корабли и идти к Афинам вокруг мыса Суний. Таким образом, персам ничего не стоило захватить Афины, оставшиеся без защиты.
Оценив эту угрозу, Мильтиад стал принуждать стратегов начать битву, не дожидаясь спартанцев, и попытаться разбить варваров у Марафона. Мнение Мильтиада возобладало перевесом всего в один голос. Этот решающий голос подал стратег Фемистокл, который даже уступил Мильтиаду право командования.
Мильтиад торопился со сражением, ибо узнал от своих тайных союзников, что персы уже погрузили на суда лошадей.
Возглавляемые Мильтиадом, афиняне и платейцы выстроились в боевой порядок и скорым шагом двинулись на врага. При виде подходивших афинян персы приготовились отразить атаку. Поведение афинян казалось персидским полководцам безумным, поскольку их было немного и они устремлялись на персов даже без прикрытия конницы и лучников.
Битва при Марафоне длилась долго. В центре боевой линии, где стояли персидские копейщики и саки, фронт афинян был прорван. Здесь победители все сильнее теснили ряды отступающих афинян. Однако на флангах верх одерживали афиняне и платейцы. После победы эллины не стали преследовать обратившихся в бегство мидян и сагартиев, но, соединив оба крыла, стали сражаться с врагами, прорвавшими центр. И вновь афиняне победили благодаря сомкнутому строю и более тяжелому вооружению. Затем эллины стали преследовать и рубить бегущих персов, покуда не достигли моря.
Последняя яростная стычка произошла у кораблей. Здесь пали афинские стратеги Каллимах и Стесилай. Погибло также много других знатных афинян. Стратегу Кинегиру секирой отрубили руку, когда он ухватился за изогнутую часть кормы отчаливающего финикийского корабля.
Афинянам удалось захватить семь кораблей. На остальных персы вышли в море. Персидские навархи без промедления повели свой флот к мысу Суний, стремясь прибыть к Афинам в то время, как афинские воины будут упиваться своей победой у Марафона.
Однако дальновидный Мильтиад разгадал замысел персов и спешно повел свое войско на защиту родного города. И они успели прибыть в Афины раньше персов.
Персидский флот стал на якорь у Фалера, афинской гавани. Затем персы вынуждены были повернуть назад, в Азию.
Спартанцы же прибыли в Афины, когда опасность уже миновала. Несмотря на то что спартанцы опоздали к сражению, они все же хотели посмотреть на павших персов, которых никогда прежде не видели. Добравшись до Марафона, спартанцы осмотрели поле битвы и затем, воздав хвалу афинянам за победу, возвратились домой.
