Miltiades poderwał śpiących żołnierzy i rozpoczął natarcie.

Szyk wojsk ateńskich i wspomagających ich Platejczyków został przeformowany w taki sposób, że skrzydła były dwukrotnie silniejsze niż centrum (historycy przypuszczają, że uszczuplono środek, by dostosować długość falangi do długości linii wojsk perskich). Na rozkaz Miltiadesa najeżona włóczniami falanga, przy wtórze piszczałek, ruszyła rytmicznym marszem w kierunku  pozycji Persów. Gdy żołnierze znajdowali się w odległości 200 - 150 metrów od Persów, ruszyli biegiem, aby ograniczyć straty zadawane przez perskich łuczników.  Widząc swoją liczebną przewagę w centrum bitwy,  Persowie ruszyli do ataku. W tym momencie mocniejsze greckie flanki uderzyły na słabsze perskie skrzydła, rozbiły je i tworząc półkole oskrzydliły, dosłownie miażdżąc agresorów.  Persowie widząc przewagę Greków , w panice rzucili się do ucieczki w kierunku okrętów stojących w zatoce.  Grecy udali się w pościg, udało im się zniszczyć 6 perskich okrętów. Reszta odpłynęła.