初战小胜后，帕乌撒尼亚斯决定将联军移师到普拉提亚，这里比较适宜联军布阵。波斯军队见希腊联军移动，便也随其移动到阿索波斯河对岸与希腊联军对峙。形成新的对峙后，希、波双方军队都行了占卜：是攻、是守。结果双方结果都一样：攻则凶，守则吉。因此，双方都未发动攻。而希腊人却不断增援联军阵营。波斯人虽然不敢贸然向联军攻，但不断派小骑兵对联军行袭击，取得了一些胜利。

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波斯骑兵依照玛尔多纽斯的命令，向希腊联军发起了攻，他们密集的箭支和投枪使得希腊人很是被动。联军决定向阿索波斯河中的一个岛屿撤离。夜，各城军队开始计划向指定地转移，但斯达人撤离却费了一番周折，因为斯达人把撤退看成是一耻辱。经过斯达摄政王的一番苦婆心的劝说工作，斯达人才最后撤离。

看到联军的兵力和粮草不断增多，而自己军队的粮草却一天天地减少。波斯统帅玛尔多纽斯有些沉不住气，决定对希腊联军发起攻。可是在攻前的夜里，波斯人的作战计划却被跟随波斯大军的其顿僭主亚历山大给了希腊人。

就连轻易不上阵的波斯统帅玛尔多纽斯也先士卒，率领1000名最锐的波斯士兵向联军发起攻。混中一名斯达士兵向他投掷了一块石，玛尔多纽斯一栽下来。其率领的1000名士兵见主帅落，上一拥而上，企图营救玛尔多纽斯，但训练有素的斯达士兵更是手疾快，挥舞手中长枪向救援的波斯人刺来，结果玛尔多纽斯连同他的卫兵们一起被刺死。一见主帅阵亡，波斯大军顿时丧失了战胜敌人的信心，纷纷败下阵来，没命地向其驻扎兵营逃去。斯达人随波斯溃散大军追至波斯人的营盘，双方又开始了新的战斗。雅典人在战胜了底比斯人后又来援助斯达人，这两支希腊人中最的军队一会合，波斯人的防线顿时被攻破。波斯人成批地倒在战场上。只有阿尔塔佐斯所率40000人逃生。普拉提亚战役，以波斯人的彻底失败而告终。从此，波斯帝国自居鲁士立国以来的东征西讨，至此宣告结束。由波斯人于公元前559年征服米底帝国开始的人类历史上第一次世界征服战争至公元前479年普拉提亚战役波斯人被希腊人打败，波斯人的侵略势被遏制，标志着这次战争的结束。此后，波斯帝国在新一世界征服战争中被一个新的超级帝国所灭亡。这个超级帝国正是希腊人的帝国――其顿帝国。

联军统帅帕乌撒尼亚斯看到波斯人追来，便命令军队停止后撤，率领5000斯达兵和3000铁该亚兵迎面向波斯军队杀来。波斯人用藤盾组成一墙作为掩护向联军箭和投掷投枪，许多斯达士兵被中和击倒。但在斯达人有力的冲击下，这面盾墙终于倒下了，希腊人与波斯人杀到了一起。这时斯达人装备良和训练有素的优势开始显来。

提欧斯被从背上重重摔下来。雅典人手疾快，一拥而上将他杀死，一看主帅被杀，波斯骑兵一拥而上来抢夺玛西斯提欧斯的尸。但又有其他希腊城军队加雅典人的战斗，波斯人未能得逞。

希腊联军乘夜撤退的消息传到了波斯统帅玛尔多纽斯那里，这位统帅错误地把希腊人的战略转移看成了他们胆怯逃跑，命令军队全速追击。