Zwykle te wojny nazywają się grecko-perskimi, ale działania wojenne były prowadzone jako seria mniej lub bardziej długich kampanii wojskowych, których było pięć: 1) 500-494. p.n.e.; 2) 492-490 p.n.e.; 3) 480-479 p.n.e.; 4) 478-459 p.n.e.; 5) 459-449. p.n.e.
Zdobywając greckie miasta Azji Mniejszej i wyspy na wschodnim Morzu Egejskim, perska elita rządząca opracowała plany podboju bałkańskiej Grecji. Rozwinięte greckie polisy przyciągały Persów nie tylko bogactwem, ale także możliwością dominacji na Morzu Śródziemnym.
Miasto Milet pierwszym zbuntowało się przeciwko Persom w 500 r. p.n.e. Za nim podążały wszystkie miasta Azji Mniejszej, które utworzyły jedno dowództwo i pokonały flotę fenicką. Jednak Persowie wyposażyli flotę 600 statków i wygrali. Po prawie roku oblężenia Milet został zniszczony, a inne miasta wkrótce zostały podbite.
Po upadku Miletu perski cesarz Dariusz I zmobilizował znaczne siły i morskie i rozpoczął podbój północnego wybrzeża Morza Egejskiego. Jednak ta próba zakończyła się niepowodzeniem. Po długim przygotowaniu wojskowym i dyplomatycznym Persowie rozpoczęli nowe operacje wojskowe przeciwko bałkańskiej Grecji. Najpierw wylądowali na w. Eubea, a następnie w północno-wschodniej części Attyki – w pobliżu miasta Marathon.
Utalentowany generał Miltiades porzucił obronę Aten i poprowadził wojska greckie do Maratonu. Na Równinie Maratonu grecka falanga rozpoczęła bitwę z rozproszonymi szeregami Persów. Po pokonaniu Persów na skrzydłach, Grecy zniszczyli środek armii perskiej. Zginęło 6000 persów i 195 greckich żołnierzy. Do Aten wysłano posłańca z dobrą wiadomością, która zakrzyczał „Zwycięstwo!” po czym zmarli na agorę. Na pamiątkę tego epizodu na igrzyskach olimpijskich ustalono dystans maratonu 42 km 195 m (odległość od miejsca bitwy do ateńskiego szczytu).
Falanga – szczelnie zamknięta linia piechoty do walki. Miał 8-16 rzędów i zajmował do 500 m wzdłuż frontu.
Zwycięstwo ateńczyków miało wielkie znaczenie moralne i polityczne. Świadczyło o wyższości greckiej organizacji wojskowej.
Jednak Persowie nie porzucili swoich planów. Kolejną, trzecią kampanię wojskową rozpoczął syn Dariusza I Kserkses, który ze wszystkich części imperium zgromadził wojska w Azji Mniejszej, zbudował flotę, zadbał o broń i żywność. Grecja również przygotowywała się do wojny: 31 polis podpisało porozumienie o sojuszu wojskowym: zjednoczono siły zbrojne i marynarkę wojenną, zbudowano porty, odbywały się stałe ćwiczenia morskie.
W 480 r. Persowie przekroczyli Cieśninę Hellespont, przeszli przez całe wybrzeże Tracji i Macedonię. Jako linię obronną Grecy wybrali Wąwóz Termopilski, który był jedyną drogą z Tesalii do Grecji Środkowej. Obrona Termopil miała ograniczone cele: przetestowanie zdolności bojowych Persów, zjednoczenie we wspólnej bitwie unii greckich miast i wzbudzenie nienawiści do wroga. Cele zostały osiągnięte. Wyszkolona duża armia perska nie była w stanie pokonać małego greckiego oddziału. Jednak dzięki zdrajcy Kserkses zmógł wejść od tyłu, co zmusiło Greków do ucieczki. Na miejscu pozostali tylko Spartanie, którym prawo zabroniło uciekać. Wszyscy zginęli bohatersko, ich wyczyn przeszedł do historii świata jako symbol militarnej odwagi.
Persom udało się zdobyć środkową Grecję, w tym Ateny, ale Grecy zachowali główne siły wojskowe. W 480 roku grecka flota prawie całkowicie zniszczyła ogromną flotę perską, po czym Kserkses wycofał swoje główne oddziały i resztki floty do Azji, pozostawiając korpus w przyjaznej Beocji. W następnym roku wojska greckie pokonały Persów, niszcząc większość ich floty.
W ten sposób zakończyła się intensywna walka Greków z dużą armią Kserksesa, która zniszczyła militarną potęgę imperium perskiego.
Inicjatywa strategiczna przeszła na Greków, którzy postawili sobie nowe zadania: wyzwolić spod panowania perskiego greckie miasta zachodniej Azji Mniejszej i cieśnin. Jednak po wspaniałych zwycięstwach Greków nad Persami, między aliantami zaczęły się nieporozumienia. Sparta prawie wycofała się ze związku. W tym samym czasie Ateny stały się centrum sił sojuszniczych i dążyły do zawarcia nowego sojuszu, tak zwanego Ateńskiego Związku Morskiego. Ateny rozpoczęły energiczne działania wojenne przeciwko Persom, którzy pozostali w wielu częściach wybrzeża Morza Egejskiego, na wyspach i cieśninach.
Jednocześnie wzmocniono system obronny Aten – na wypadek zagrożenia ze strony lądu, w tym Sparty. Ateny stały się fortecą nie do zdobycia. Grecy wyzwolili szereg wysp na Morzu Egejskim, osiedlili się na wybrzeżu Tracji, a nawet planowali podbić miasta w południowej Azji Mniejszej. Zwycięstwo nad Persami w Azji Mniejszej odegrało ogromną rolę we wzmocnieniu pozycji Aten.
Ateńczycy wspierali elementy demokratyczne w wielu sojuszniczych miastach. Nie mogło to nie wywołać niezadowolenia arystokratycznej Sparty, która popierała oligarchię w Grecji. Jednak silne trzęsienie ziemi i wybuchy społeczne zmusiły Spartę do zwrócenia się o pomoc do Aten, która została później odrzucona. Korzystając z zaistniałej sytuacji, ateńskie Zgromadzenie Narodowe pozbawiło arystokratyczny Areopag znaczących praw, co przyczyniło się do dalszej demokratyzacji życia państwa. Wszystko to jednak doprowadziło do starć militarnych między Atenami a Spartą.
W tym samym czasie wojna z Persami wkroczyła w ostatni etap. Osłabienie imperium perskiego i śmierć Kserksesa spowodowały ruchy separatystyczne w Egipcie. W tej sytuacji Ateny pomogły egipskim rebeliantom żołnierzami i statkami. Po kilku zwycięstwach armia ateńska została pokonana, co zmieniło sytuację polityczną na korzyść Persji. W 449 p.n.e. między Grecją a Persją zawarty został pokój, który legalnie zakończył wojny grecko-perskie, utrwalając zwycięstwo Greków. Król perski uznał niepodległość wszystkich greckich polis Azji Mniejszej zobowiązał się nie toczyć wojny z Grekami, nie wprowadzać floty na Morze Egejskie i cieśniny. Grecy zobowiązali się nie wtrącać w sprawy wschodniego regionu Morza Śródziemnego i Egiptu.