波斯军已开进马列亚平原，扎营在西门以西和阿索普斯河上。波斯军队在温泉关下住了四天，观察动静，或者想把希腊守军吓退，但是没有什么结果。第五天，波斯军开始向希腊守军发起猛烈地进攻。当时，波斯的军队虽然在数量上占优势，但是在狭窄的温泉关的隘路上不能发挥作用。希腊人采用了诱敌深入的战术，在隘路上伪装逃跑，当敌人追来时突然反戈一击，大量地杀伤敌人。波斯军队虽然连日猛攻，希腊守军却岿然不动。
    然而，正当薛西斯一筹莫展的时候，希腊人出现了叛徒，一个马列其人艾费尔提斯指给波斯人一条山间小道，由此可迁回希腊守军的后方。于是薛西斯命令达尔尼斯在夜幕降临的时候，从间道衔枚疾走，拂晓时便向驻守在德拉柯斯皮利亚附近的弗西亚部队发动奇袭，把他们赶进山中之后又向前急进，向希腊守军的后方迁回。不久，李奥尼达得到了波斯军已从间道绕到背后的消息。为了保存实力，他留下斯巴达、提班斯和提斯皮亚的部队，命令其余守军急速撤退。李奥尼达率领守部，奋力据守温泉关，在腹背受敌的情况下，顽强抗击，直到全体壮烈牺牲。
    在这次战役中，希腊人发挥了高度的勇敢战斗精神，在敌我兵力相差悬殊的情况下，数次击退敌人的进攻。但是，他们由于兵力过于薄弱，即使不出现叛徒，恐怕最后也难以完成这个防守任务。当时假如希腊部署在温泉关的兵力不是八千，而是一万六千，那么则可能拒波斯人于温泉关之外（11），再加上希腊的海军在海上配合，发起全面的反攻，可获全胜。但是希腊人为什么没能这样做，从而造成战略上的疏忽呢？可能是由于斯巴达人的自私自利和眼光短小，即他们坚持把防御重点放在哥林斯地峡，因而不愿意分出更多的兵力防守温泉关。
    大概也是由于兵力不足的原因，李奥尼达没有足够的兵力防御温泉关的山间小道。他派出的防守于此的一千多名弗西亚部队缺乏足够的警惕，遭到波斯人的突然袭击之后便溃逃了。
    波斯人虽然攻下了温泉关，但是损失惨重。据说，波斯战死的人数达二万多人，薛西斯的两个兄弟也被击毙（12）。希腊虽然失败，但实力并未受到严重损失，还有回旋的余地。特别是在海上，希腊的海军在阿尔特米西昂海战中取得了胜利。
    三萨拉米斯战役
    波斯人越过温泉关之后，长驱直入，很快便占领雅典城，并破坏了它。但在波斯军队到达之前，雅典居民在地米斯托克利动员之下，都上船撤到萨拉米斯（Salamis）湾的特罗伊镇、埃吉那和萨拉米斯岛，少数留下的人都被屠杀了。 薛西斯随后召开了军事会议，决定与希腊进行海战。
    当波斯军越过温泉关向雅典进军时，希腊各城邦的将领集会于萨拉米斯，讨论下一步的战略部署。大部分人都主张把海军撤到哥林斯地峡配合陆军。其理由是如果在萨拉米斯进行海战，必然被封锁在海湾里，外无救兵，要遭到覆没的命运；如果在哥林斯海峡作战，即使失利，也可以逃到陆上。显然这是立足于逃跑，纯属消极防御。这时传来雅典城失守的消息。许多城邦的将领感到惊慌，会议无结果而散。
    地米斯托克利去见希腊同盟军的统帅欧利庇德，陈述利害，最后终于说服了欧利庇德，使他权衡利弊，同意在萨拉米斯进行海战。
    公元前480年9月22日，希腊第三次召开军事会议，仍然是讨论在萨拉米斯作战的问题。地米斯托克利看到大多数将领都要投反对票，于是他便离开会场，决定施用巧计。他派遣他的亲信西琴诺斯潜入波斯军营，把一封信呈上薛西斯，信的内容是：
    等到夜幕下垂的时候，
    希腊人是不会坚持下去，
    他们将乘着黑暗的掩护，
    各自飞奔跳命（13）。
    西琴诺斯又对薛西斯说：
    “雅典的将领背着其他希腊人把我派来向你们报告，希腊人已被吓得手足无措，并正在准备逃跑了，而如果你们能防止他们逃窜的话，那你们就可以成就一项前无古人的功业。因为他们的意见既不一致，又不想再对你们进行抵抗，这样你们将会看到在他们中间，你们的朋友对你们的敌人交起手来。”（14）
    薛西斯完全相信了西琴诺斯的话，因为与他们所得情报的内容一致。于是薛西斯便下令在萨拉米斯湾的普叙塔列阿岛登陆。夜半时便运动两翼向萨拉米斯推进，进行圆形合围。埃及舰队绕过萨拉米斯封锁西边的水道，其余的波斯舰队则排成一道三层船的阵线，从赛罗苏沙南面直到皮拉斯河口为止。
    希腊方面得到波斯人已经封锁了萨拉米斯湾的消息之后，便停止争议，准备作战。9月23日清晨，地米斯托克利向希腊全军做了政治动员。 他们首先派遣哥林斯支队据守西面的海峡，以对抗埃及人。又在萨拉米斯镇与希拉克来奥海岸之间的海峡中，把战舰列成阵势，其战斗序列为：欧利庇德率领十六只战舰居右，占战舰总数一半以上的雅典舰队居左，其余同盟舰队居中（15）。