花开两朵，各表一枝。与温泉关血战同步进行的是在阿提米西坞的连续三天的海战。希腊海军集结在阿提米西坞的除了少量五十桨战舰外，计有三列桨战舰271艘。当希腊联盟海军发现波斯人的海军如此庞大的时候，不禁想逃回希腊内地去。可是这样显然违背了优卑亚人的利益，因为他们的家小细软都还没有迁出该地。当他们不能说服联盟海军统帅、斯巴达人欧律比亚德时，就贿赂了雅典海军统帅泰米斯托克利。这个泰米斯托克利可是个非同寻常的人物，虽然他没有受过很好的教育，但在复杂的局势前往往表现出卓越的分析和决断能力。收了优卑亚人贿赂的泰米斯托克利想出一个计策：拿出优卑亚人贿赂他的一部分钱财，把所有反对他的人争取了过来。这样联盟海军便留了下来。

当波斯海军看到希腊海军在数量上绝不是他们的对手的时候，便想把希腊人一网打尽。他们派出由200艘战舰组成的分队，迂回到欧里帕斯海峡以包围对手。然而在古典时代的海战中，运气往往能成为双方战局天平上的不轻砝码：希腊人不仅从波斯投诚者那里得到了对手的计划，从而采取了应付的对策，而且迂回欧里帕斯海峡的波斯分队的200艘战舰也于当晚在外海毁于一阵猛烈的风暴。到第三天时，波斯将领因为害怕薛西斯发怒，主动把战舰开出来与希腊战斗，而希腊人因为最近看到波斯战舰大量毁于风暴，此时也有勇气与波斯人较量一番。两军战斗了一天，胜负难分，但希腊人若是与波斯海军拼消耗显然是落于下风的，这让他们产生了撤退到内地的想法。当温泉关失守的消息的传来的时候，他们毫不犹豫的撤退了。

攻取了温泉关并击退了阿提米西坞的希腊海军后,波斯大军迅速南下，一路烧杀抢掠，占领所有未向他们屈服的城邦，直至雅典。雅典人自度无法在陆地上阻挡波斯人，于是把家小细软都转移到了安全的地方，而联盟海军则应他们的请求驻扎在萨拉米斯。萨拉米斯岛夹在希腊半岛和伯罗奔尼撒半岛之间，东面和希腊半岛仅仅相隔一条海峡。整个海峡曲折狭窄，最宽阔的地方不过两公里。集结在萨拉米海峡的战舰除去少量五十桨战舰外，共有三列桨战舰378艘，其中提供了最多最好战舰的则是雅典人：他们独立提供了战舰180艘。

当波斯大军近在眼前的时候，希腊联盟内部又产生了分歧。大部分来自伯罗奔尼撒的将领认为他们应当退到科林斯地峡去，在那里为保卫伯罗奔尼撒而进行海战；因为如果他们在萨拉米斯的战斗中被打败，就会被包围在岛上。但如果在地峡附近进行海战，那么即使战败也可以逃到陆上。但这种决策显然是违背雅典人利益的。泰米斯托克利为了把联盟海军留在萨拉米斯，从几个方面对海军将领晓以利害：他首先从战术上分析，如果联盟海军在科林斯地峡附近的海面上与波斯人作战的话，因为波斯海军拥有数量优势，他们很可能会被击败。一旦联盟海军被击败，不管科林斯地峡的防御工事多么坚固，都挡不住波斯数量庞大的陆军，全希腊都有被波斯人奴役的危险。而如果在萨拉米斯海峡狭窄的海面上作战，因为希腊人在战术和勇气上具备优势。一旦击败波斯海军，那么不仅可以保卫雅典，而且可以保卫伯罗奔尼撒：没有海军提供补给，薛西斯是无法供给他数量庞大的陆军的，这样的话他只有仓皇撤退。当然，这并不足以让其余的希腊将领都战胜可能被包围在萨拉米斯海峡的恐惧，于是泰米斯托克利又拿出了一张王牌。他对不赞同他的将领说，如果不同意他的意见的话，雅典人将带着他们的家小驶往意大利的赛里斯。这顿时让所有的将领都感到恐慌：如果没有雅典人的180艘战舰，联盟海军是无论如何也无法对抗波斯海军的。于是联盟海军统帅斯巴达人欧律比亚德终于暂时同意在萨拉米斯与波斯海军决一死战了。

侵入雅典的波斯海军的具体数量难以说清，只能做大概的推断：波斯大军刚出发时集结的战舰数是1200艘，在两次风暴中损毁了600艘。在薛西斯进入欧洲后，他又从新近加入的城邦中大量征发战舰加入海军，这个数字是难以具体计算。不过无论如何，波斯海军比希腊人的378艘战舰都有很大的数量优势。

所有的波斯战舰都集结在法勒伦港。薛西斯来到水师，打算听取水师将领们对未来战局的意见。他来到之后就坐到王位上去，应他之召从各船前来的诸民族将领也按照国王颁赐给他们每人的位阶入坐，首先是西顿王，其次是推罗王，剩余的人也依次入坐。坐定之后，薛西斯便派玛尔多纽斯向他们每个人进行征询，问波斯水师是否应该立即进行海战。玛尔多纽斯从西顿人开始巡行询问，所有人一致认为应当进行海战，只有哈利卡纳索斯女王阿提米西亚表示异议，她认为薛西斯应该不急于进行海战，而是把船只留在这里靠近陆地，甚至一直向伯罗奔尼撒进击，因为希腊人在撒拉米斯岛上没有粮秣，如果薛西斯率领陆军进攻伯罗奔尼撒的话，她认为希腊人是不大可能坚持不动的，伯罗奔尼撒人将无意为雅典进行海战。相反，如果立刻进行海战的话，倒是有被希腊海军击败的危险。

虽然薛西斯对阿提米西亚的意见表示赞同，但是他还是采取了大多数人的意见而打算进行海战。阿提米西亚的意见可以说是非常精到的，富勒在《西洋世界军事史》里如下写到：“可是诚如格仑地所指明出来的：假使波斯人居然不管留在萨拉米的希腊海军，而直接驶向科林斯地峡，则情况即可能会危险到了极点。所以如何引诱波斯人来攻击他所选择的地点，就变成了泰米斯托克利心中的主要问题。”利德尔•哈特在其《间接路线战略》一书中也表示了对阿提米西亚的肯定，他如下写道：“在波斯阵营里，只有一个人反对薛西斯关于立即发起战役的决定。这就来自哈利卡纳索斯的阿提米西亚。她建议放弃这次战役，而采取另外一个计划，使波斯舰队与陆军部队协同作战去进攻伯罗奔尼撒。她预料这样可以迫使伯罗奔尼撒联军的舰队面临威胁而逃回自己的港口，从而瓦解整个希腊舰队。她的建议看来是经过深思熟虑的，而且这一点也正是泰米斯托克利所担心的”。如果薛西斯采取了阿提米西亚的策略，那么整个希腊世界将会十分危险了，战争的胜负有时候就在一线之间，难道不是这样吗？

尽管联盟海军统帅斯巴达人欧律比亚德已经决定在萨拉米斯决战，可是反对这个决定的人还是太多了。于是希腊人在9月22日上午又举行了一次战争会议。泰米斯托克利害怕伯罗奔尼撒诸国的将领压倒他的意见，就秘密地从会议中溜出来，向一个亲信吩咐了一番。这名使者随即搭上一艘商船开往波斯舰队中，对薛西斯说：“雅典军的指挥官秘密派我来见您，其他希腊人完全不知道这件事。他一向对大王有好感，宁可大王成功而不愿见他的本国人胜利。他要我来告诉大王，希腊人已经恐慌到了极点，正准备匆匆逃走。假使你现在能够阻止他们逃走，那么你就可以大获全胜。他们之间意见已经分歧，所以现在不会做任何抵抗。甚至您可以看到他们之间即将发生内哄。”薛西斯对希腊人内部的动乱早有所闻，因此轻易地相信了这条信息。他在夜幕掩护下秘密部署了舰队，埃及人派遣的200艘船只受命绕过萨拉米斯，去封锁西端水道，而其余的波斯舰队则排成一道三层船的阵型，准备与萨拉米斯海峡内的希腊海军决战。萨拉米斯与大陆中间的普西塔利亚岛也由波斯军来加以占领，以便于他们救援在海战中落水的人。这样，希腊舰队就如铁桶般被包围了起来。

第二天破晓时分，当希腊诸将领还在争论不休的时候，突然传来了波斯舰队已包围他们的消息。除了决一死战，他们现在别无选择。联盟海军首先派遣科林斯支队去据守西面海峡，以防御埃及人。在正面，其战斗序列如下：右翼欧律比亚德率领着16艘船只；左翼则是雅典舰队，船只占总数一半以上；中央是其余联军的战舰。波斯方面，与雅典人正对的是腓尼基人，与斯巴达人正对的则是伊奥尼亚人，因为现在还很害怕薛西斯，所以他们中间只有少数人在战斗中表现出敷衍的样子，大多数人尚堪称勇敢。决定性战斗是在希腊左翼方面打响的，雅典人和爱吉拉人沿着海岸向前划行，就在薛西斯面前经过（他本人正站在皮拉斯河北的一个山丘上面，想在那里亲见希腊舰队的投降），然后转到腓尼基舰队右面，把他们向波斯阵线的中央压迫。但希腊的右翼进展太快，看上去腓尼基人已经受到了侧面的攻击。等到雅典人和爱吉拉人对波斯中央部分的迂回，已经使波斯左翼又受到后方攻击的威胁时，胜利的波浪才逐渐从希腊的左翼传到右翼方面。于是伊奥尼亚人开始撤退，而他的撤退遂使这个已经苦斗了7、8个小时的战斗告一结束。双方损失并无可靠的记载，依照狄奥多洛斯的记载，希腊方面损失40艘船只，波斯方面则为200艘，被俘的还不算在内。

当薛西斯看到希腊海军逐渐开始占到上风时，不禁后悔了，本来不可一世的他顿时将心悬到了半空。当他发现战局越来越对波斯人不利的时候，竟然变得象个虔诚的教徒，祈求上帝让战局逆转。当希腊人胜利的呼声响彻云霄的时候，薛西斯早已失魂落魄。波斯海军的失败，意味着供应波斯庞大陆军的补给纵队的丧失，波斯人将不能在希腊维持其陆军主力的正常作战。如果波斯陆军主力不尽快撤出希腊，将有断粮的危险！与此同时，希腊舰队则可以机动到波斯人后方去切断其退路。数月之前还雄心勃勃的想着征服天下的薛西斯，现在则只想着如何才能保全性命了。他想到，如果现在占据优势的希腊海军出发前往赫勒斯滂海峡、将浮桥摧毁的话，那么他就会被切断退路而困在欧洲了。

然而，此前力主远征希腊的玛尔多纽斯并不甘心战争的失败，他请求薛西斯任他选择一部分人，留在希腊继续作战，而薛西斯则带领军队主力回国。因为即使是没有海军提供的大量补给，波斯人占领的欧洲地区也足够供给玛尔多纽斯留下来的军队。

薛西斯率领陆军主力撤退到赫勒斯滂共用了45天时间。在这45天里，他们饱受了缺粮的痛苦。大流士的兄弟、薛西斯的叔父阿尔塔巴诺斯在战前就指出土地（过深的战略纵深产生后勤问题）与海洋（海上无常的风暴会摧毁没有海港可供躲避的战舰）是过于庞大的海军与陆军的敌人，现在已经一一验证。能够指出危险却不能阻止危险发生，到底是阿尔塔巴诺斯的幸还是不幸？