Рано утром на пятый день после подхода армии к Фермопилам Ксеркс отдал приказ атаковать удерживавших проход греков с фронта. Мидяне и киссианцы двинулись вперед. Персы, вооруженные преимущественно луками, ясно представляли себе ситуацию, в которой они могут сокрушить врага, но были вынуждены действовать сообразно обстоятельствам.
Встретив противника в теснине, спартанцы развернулись и бросились, казалось, в беспорядочное бегство. Это был обманный маневр, и когда персы ринулись вдогонку, спартанцы неожиданно развернулись и контратаковали расстроенные отряды персов, вступив в рукопашную схватку, где они имели явное преимущество.
Уже когда день начал клониться к закату, Ксеркс решил предпринять ещё одну попытку очистить проход. Теперь он бросил в бой свои лучшие войска — «бессмертных» — приказав им во что бы то ни стало взять проход. «Они думали легко покончить с врагами. Но когда дело дошло до рукопашной, то персы не добились большего успеха, чем мидяне, но дело шло одинаково плохо: персам приходилось сражаться в теснине с более короткими копьями, чем у эллинов» (Геродот).
На второй день персы обходят основные позиции греков через Анопейский проход, но тем не менее, и он принес персам лишь большие потери при отсутствии какого-либо успеха.
Ксерксу в 480 году до н.э. было 32 года. Он был умелым властителем и смог мобилизовать ресурсы своей огромной империи, чтобы собрать огромную армию, а затем и повести её в поход в Грецию. На его счету были успешные кампании в Египте и Месопотамии, где он подавил восстания. Ксеркс великолепно провел переброску своих войск в Грецию: позади горы Афон был построен канал, позволивший персидским галерам избежать морских опасностей, связанные с плаванием вокруг мыса. Он также навел понтонный пост через пролив Геллеспонт там. Где он был всего, 1,5 км шириной.
Второй день сражения очень походил на первый и никакого успеха персам не принес, несмотря на их подавляющее численное превосходство над греками. Геродот добавляет, однако, что часть спартанцев была сменена воинами из отрядов других полисов, за исключением фокийцев, которые держали охрану обходного прохода. Таким образом, у сражавшихся была возможность передохнуть и залечить раны.
Персы совершенно не знали эту местность. Однако местный житель — Эфиальт — вызвался за большое вознаграждение провести персов горной тропой в обход Фермопил. Начинаясь у Западных Ворот, тропа шла через долину Асопы, проходя через узкое ущелье. Затем маршрут шел вверх по склону приблизительно в километре к востоку от ущелья — это был самый легкий и самый короткий путь через горы — а затем пересекал холмы выше ущелья и простирался вдоль хребта Каллидрома, заканчиваясь у Альпен. Леонид, естественно, знал об этом маршруте, в связи с чем и разместил здесь отряд из 1000 фокийцев, поручив им охранять его. Геродот пишет, что вместе с Эфиальтом двинулись все «бессмертные» — то есть все 10 000 человек. Нет никаких оснований подвергать эту информацию сомнению, тем более что такое количество войск вполне могло сравнительно легко преодолеть данный маршрут.