Durum ilk önce Herodotos'un yazdığı gibi, Yunanlıların değil, fakat Perslerin taarruza geçtiklerini göstermektedir. Sparta yardımını bekleyen Atinalıların savaşı geciktirmeleri menfaatleri icabıydı. Fakat Persler harekete geçip sonraları Maraton'da ölen Yunan erleri için yapılan yığma tepe (soros) hizasına geldiklerinde Yunanlıların da büyük bir düzenle ovada ilerlediği, Perslere okların etkide bulunduğu 150 m. kadar yaklaştıktan sonra koşmaya başlayarak düşmanın üzerine şiddetle saldırdığı anlaşılıyor. Zırhlı gömlekler giymiş olan, uzun mızraklar kullanan, donanım ve sevk ve idare bakımından Perslerden üstün oldukları anlaşılan Yunanlılar düşmanı ilk önce kanatlarda, sonra süvarinin bulunduğu merkezde yendiler. Bu suretle Maraton savaşı Yunan falanks'ının yakından savaşmaya alışkın olmayan Perslere karşı gerçek bir zafer oldu. Fakat Persler bu yenilgiye rağmen artçı kıtasının ordunun büyük kısmını örtmesi sayesinde, düzenli olarak kıyıya doğru çekilerek gemilere binmeyi başardılar. Bu artçı kıtasıyla Yunanlılar arasında yapılan son bir çarpışmada Yunanlılar 7 gemi ele geçirdiler. Bunun üzerine Datis Sunion Burnu'nu dolaşarak Atina yöresinde Faleron'da ikinci bir çıkarma teşebbüsünde bulundu. Fakat Atina ordusunun buraya tam vaktinde yetişmesi üzerine bunu da başaramayarak Anadolu'ya geri dönmek zorunda kaldı.