В конце концов мужественные и горделивые спартанцы поняли, что оборона 8-километрового Коринфского перешейка не спасет их от неминуемого поражения, если афинский флот встанет на сторону Персии. Фактически это будет лишь повторением Фермопил. Спартанцы мобилизовали всю свою армию, во глав которой, правда, уже не стоял Клеомброт (он незадолго до этого скончался). Теперь спартанцев возглавил его сын Павсаний, который стал регентом при своем кузене Плистархе, сыне Леонида.
Потерпев неудачу в попытках преодолеть оппозицию со стороны греческих полисов, которые кроме того не могли договориться между собой из-за слишком серьезных политических противоречий, Мардоний отступил в Беотию, где он надеялся найти союзное население, богатые земли и превосходную кавалерию. Здесь он встал с армией между Фивами и Платеей, на берегу Асопа, где состоялась решающая битва.
Персидский военачальник Мардоний в начале 479 года до н.э. выступил из Фессалии во главе армии, состоявшей из 25 000 персидских пехотинцев, 5000 персидских всадников и 20 000 греков. Афиняне вновь покинули Афины и вошли в состав объединенной греческой армии, в которой было около 40 000 гоплитов, и, по крайней мере, столько же вспомогательных войск, собранных, чтобы противостоять захватчикам. Мардоний решил встретить греков в Платеях в Беотии, так как ему казалось, что он хорошо изучить поле будущего боя и готов к разного рода неожиданностям.
В течение многих дней противники маневрировали. Греки не рисковали вступать в сражение среди полей и лугов, где преимущество персидской конницы было неоспоримым, в то время как Мардоний не решался атаковать находившиеся в авангарде греков фаланги гоплитов. В конечном счете, Мардоний преуспел, создавали сильную угрозу коммуникациям греческих войск, в то время, ка греки в условиях жаркого августа страдали от нехватки воды.
Греки решился отступить, но их попытка сделать это ночью была проведена крайне неумело, поэтому на следующий день их войска отходили в некотором беспорядке. Фиванский отряд, входивший в состав персидской армии, атаковал афинян, в то время как основные силы персидской пехоты выступили против спартанской армии, возглавляемой царем Павсанием. Столкновение между персидской пехотой и спартанскими гоплитами стало решающим моментом сражения. Спартанцы разгромили противника в рукопашной схватке, безжалостно продвигаясь вперед сквозь ряды более легко вооруженных персов. Сам Мардоний, руководивший боем сидя на великолепном белом скакуне, был убит камнем, брошенным спартанцем. Греки не знали милосердия, они ворвались в персидский лагерь и перебили большую часть пытавшихся укрыться здесь персов.
Мардоний показал талант военачальника в начале сражения, когда казалось, что победа будет за персами. Однако, когда дело дошло до близкого боя, ничто не смогло сравниться с великолепными спартанскими гоплитами, живыми бронированными танками древности.