Не получив и на следующее утро известий от обходного отряда, персидские адмиралы более не решились медлить с прорывом в Малиакский залив, зная, что Ксеркс уже шесть дней тому назад прошел Алос (в Пагасейском заливе). Поэтому к полудню весь флот их вышел из гавани и выстроился в Трикирийском проливе (6000 м шириной) в виде полумесяца, растянувшегося на протяжении нескольких миль против входа в пролив Ореос.
Подготовившись так к решительной битве, персы намеревались окружить греков, но те благоразумно не вышли на открытую воду, а выстроились между Гистиайским заливом и островом Аргиро, заперев пролив, суживающийся в этом месте до 3200 м. Для этого, принимая ширину корабля с веслами в 15 м, им понадобилось всего 213 кораблей, что при наличии 324 трирем оставляло в их распоряжении свыше 110 кораблей для арьергарда, или второго ряда, и для защиты узенького пролива между маленьким островком и материком.
Персы двинулись на врага в полном порядке, но, войдя в пролив, стали мешать друг другу, ломать весла, и нарушили строй; когда они подошли достаточно близко к грекам, те по сигналу устремились на них, и по всей линии завязалась жестокая битва, во время которой обе стороны сражались одинаково храбро. В рядах греков особенно отличились афиняне, среди которых выделился Климий, отец Алкивиада. Но в силу большого численного перевеса персов грекам все-таки не удалось одержать решительной победы. Тем не менее, они удержали позицию, а персы были вынуждены вернуться на свою старую якорную стоянку.
Персидские потери превышали греческие, хотя и у греков много трирем было захвачено неприятелем вместе с командой, а половина афинских кораблей имела течь или другие аварии. Это обстоятельство делало сомнительной целесообразность пребывания флота у Артемизия, тем более, что там не имелось средств для починки судов. К тому же триаконтера, державшаяся у Фермопил, вернулась в Гистиайский залив с известием о взятии Фермопильского прохода и гибели Леонида с войском; после этого дальнейшее пребывание флота у Артемизия потеряло всякий смысл, и он вернулся через Эвбейское море в Саронический залив.
Фемистокл взял на себя командование арьергардом и должен был прикрывать отступление. На пути он делал на прибрежных скалах узких проливов бросавшиеся в глаза патриотические надписи, надеясь привлечь на свою сторону малоазийских греков.
Таким образом, флот не добился существенного успеха, открыв врагу путь к Афинам, уступив остров Эвбею и греческие берега. Тем не менее, дни у Артемизия не прошли бесполезно для флота; он выполнил свою задачу, удержавшись на своей позиции и не допустив персов к проливу. Кроме того, встреча с более сильным врагом дала возможность изучить его тактику и проверить собственные приемы, до сих пор практиковавшиеся лишь на маневрах. Греки пришли к убеждению, что персидский флот не так уже страшен. Все это впоследствии принесло свои плоды в Саламинской битве.
Фемистокл был всегда душой всех действий и обладал редкой способностью быстро осваиваться со всякими условиями и применяться к ним. С самого начала войны он предложил перенести решитльные операции с суши на море, и он же в качестве позиции флота для защиты Фермопильского прохода выбрал место в узком проливе у Гистиайского залива, куда и привел флот, оправившийся от первого испуга при появлении персов.
По его инициативе греки, держась в узком проливе и загородив его, несколько раз атаковали персов. Он же выбрал момент для начала боя по всей линии, когда наступавшие персы смешались, сталкиваясь друг с другом. Сражение третьего дня было как бы прологом к Саламинской битве. Наконец, Фемистокл принял на себя прикрытие отступления и брался за наиболее ответственные задачи.
Он воспротивился возвращению флота к Коринфскому перешейку, как на этом настаивали спартанцы, и убедил сосредоточить флот близ Афин, подвергавшихся большой опасности. Союзный совет в Истме не уступил просьбам жителей Афин и Аттики дать Ксерксу решительную битву в Беотии, собрав там все греческое войско, а скорее склонился к защите Пелопоннеса, укрепив перешеек и сосредоточив там все военные силы, что оставляло открытой всю среднюю Грецию для персов, подвигавшихся прямо на Аттику через Фокиду и Беотию, опустошавших и сжигавших все на своем пути.
В то время, как пелопоннесские корабли направлялись к Саламину, уже заранее выбранному Фемистоклом как место предстоящего сражения, он сам остался с афинскими кораблями в Фалеронском заливе и в Пирее. Со свойственной ему убедительностью, ссылаясь на решение оракула, вероятно, также не лишенное его влияния, он посоветовал афинянам довериться «деревянным стенам» (вошедшим позже в поговорку – «wooden walls») и, перейдя вместе с детьми и женами на корабли, покинуть родной город.
После того, как это было спешно сделано, и гражданское население было перевезена в Трезену и на острова Эгину и Саламин, афинский флот под начальством Фемистокла соединился с пелопоннесским. Последний, прибывший ранее, занял место в Саламинском проливе (Амбелакский залив), афинский же флот, прибывший позднее, должен был, за неимением места в бухте, удовольствоваться песчаным берегом к северу и северо-западу от города Саламина, южнее острова Георгия. К нему присоединились и другие суда, главным образом, островных государств, находившиеся до тех пор по приказанию союзного совета в гавани Трезены.
Персидские войска наводнили Аттику, заняли и опустошили неукрепленные и покинутые Афины. Укрепленный Акрополь с его святынями еще некоторое время защищался жрецами и старыми воинами, пока не был взят штурмом персами, нашедшими потайной ход. Все оставшиеся в живых были убиты, храмы разграблены и сожжены. Торжествующий Ксеркс отправил к себе на родину послов с известием об успешном выполнении задуманной им мести Афинам.
Персидский флот, узнав об оставлении греками Гистиайи, отправился туда и в продолжение трех дней разрушал и разграбил город и окрестности, а затем двинулся в Фалеронский залив.
Известие об участи Афин так подействовало на греков на Саламине, что начальники стали требовать на военном совете отступления к Коринфскому перешейку. Несамостоятельный, вечно колеблющийся Эврибиад, наверное, уступил бы, если бы не Фемистокл, которому настойчивыми увещеваниями удалось убедить Эврибиада и часть начальников в преимуществах Саламина и недостатках позиции у перешейка. Там пришлось бы сражаться в открытом море, где неприятель мог использовать свои превосходящие силы, а греки не имели никаких шансов победить в виду большой численности персов. Кроме того, в этом случае пришлось бы без сопротивления уступить персам, кроме Саламина, еще Эгину, Мегару и Кикладские острова и лишиться при этом судов этих государств в союзном флоте, который пропал бы окончательно при совместных действиях персидских армии и флота против Пелопоннеса. Словом, в этом случае погибло бы все дело обороны. При Саламине пришлось бы сражаться в узком месте, где врагу нельзя развернуться и использовать свой численный перевес; там превосходство греков в абордажном бою открывало путь к победе. Наконец, в случае, если флот оставался у Саламина, он защищал также и Пелопоннес, так как персы не решились бы напасть на него со стороны моря. Затем, занимаемая позиция защищала бы находившихся на острове афинских женщин и детей. Словом, все находилось в зависимости от судов соединенного флота.
На замечание представителя Коринфа, что Фемистокл, потерявший родину, не имеет права голоса, тот возразил, что он с 200 кораблей, готовыми к бою, гораздо сильнее Коринфа. Видя, что приведенных им тактических и стратегических доводов недостаточно для противодействия нерешительности греческих начальников и отчужденности между ними, Фемистокл торжественно заявил на военном совете, что он посадит на свои 200 кораблей афинских женщин и детей и отправиться на дальний запад, где обретет новую родину в Сирисе (в Таррентском заливе).
Это подействовало на Эврибиада, высказавшегося также за битву при Саламине. Чувство сплоченности и дисциплины было настолько сильно, что возражений не последовало, и все стали готовить свои корабли к битве, на которую твердо решились. Чтобы действовать наверняка, и не дожидаясь какого-либо нового решения союзников, Фемистокл послал к Ксерксу своего верного раба с советом напасть немедленно и не упустить греков, которые будто бы находятся в большом страхе и помышляют о бегстве. Тогда Ксеркс решил дать окончательное сражение на море. В Фалеронском заливе он произвел смотр флоту и, больше для виду, собрал военный совет. За сражение стояли все, кроме Артемизии, царицы Галикарнасской. По ее мнению, не следовало предпринимать действий на море, так как греки, как моряки, стояли выше персов; следовало беречь флот и вести нападение на Пелопоннес с суши. Это привело бы к разделению греческих морских сил и сделало бы их безопасными.
