Годинама се Ксеркс I, краљ Персије припремао да настави рат против Грка. То је био рат, који је започео његов отац Дарије Велики. Допремио је огромну војску и морнарицу у Малу Азију 484 п. н. е.. Направио је мост од бродова да се пређе Хелеспонт (Дарданеле). Да би се супроставили Персији формира се савез грчких градова-држава под водством Спарте, која је имала најбоље трениране и опремљене војнике у Грчкој. Знајући исход битке унапред, спартански краљ Леонидаc је углавном одабрао војнике, који су већ имали унуке. Спартанци су знали да је суделовање у тој бици сигурна смрт, јер су Персијанци били далеко бројнији.

Због дефанзивног терена, планински кланац Термопиле (у преводу са грчког "топла врата") одабран је као најпогодније место за одбрану. Тај пролаз је био толико узак да се двоја бојна кола нису могла мимоићи. С једне стране је била планина, а са друге море. Дуж тог планинског пролаза била су троја врата, а код централних врата Грци су направили мали зид, да се бране. У августу 480. п. н. е. 6.000 Грка (од којих 300 Спартанаца) чекало је персијску армију, која је била 30 пута бројнија.

Кад је персијски цар Ксеркс I чуо колико га малена армија чека мислио је да ће се Грци сами повући и причекао је три дана. Четвртог дана је наредио да се пролаз освоји. Грци су цели пролаз прекрили фаланга формацијом, што значи формацијом међусобно прекривених штитова из којих вире дуга копља. Та формација је слична јежу. Персијанци нису могли проћи кроз ту дефанзивну формацију. Персијанци су углавном били лаганије наоружани са слабијим оклопима. Дисциплиновани Спартанци су оркестрирано извели неколико пута мало повлачење са брзим повратком у ранију позицију задајући тим брзим маневрима огромне губитке лако оклопљеним и наоружаним Перзијанцима. Због терена Персијанци нису могли да опколе Грке, тако да њихов далеко већи број није долазио до изражаја. Херодот је писао да су персијске стреле заклањале небо.

Другог дана битке опет су Грци побили огроман број Персијанаца. Затим је перзијски цар Ксеркс I одлучио да пошаље легендарне "Персијске бесмртнике" (елитна краљевска гарда). Али ни они нису имали довољно снаге да разбију грчку формацију фаланге. И бесмртници се повлаче са тешким губицима.

После другог дана битке, један Грк је побегао код Персијанаца и одао је посебан пролаз кроз Термопиле, који Персијанци могу користити да би прошли. Тај посебни пролаз бранило је 1000 Грка, али није се очекивало да би Персијанци туда кренули. Изнанађени Персијским нападом Грци су пружили кратак отпор и повуки се у планине. Персијанци тако прођоше кроз пролаз.

Леонидаc је закључио да даљњи отпор неће бити плодан, па 11. августа 480. п. н. е. отпушта све грчке војнике осим Спартанаца и Теспанаца. Битка је била изузетно брутална. Кад се број бранилаца пролаза смањио повукли су се на мало брдашце у најужем делу пролаза. Тебанци су се предали Персијанцима. Након што су им поломљене дуга копља Спартанци и Теспанци су наставили да се боре са кратким мачевима (што су они изузетно ретко радили). Иако су Грци побили мноштво Персијанаца, Леонидаc је убијен. Спартанци настављају битку да обране његово мртво тело. Када су остали без мачева борили су се као звери рукама и зубима. Остало је записано да су се Персијанци смртно плашили и ненаоружаних Спартанаца. Задње Спартанце побише кишом стрела.

Ксеркс I је био љут јер је изгубио толико много војника. Због тога наређује да се мртво Леонидино тело обезглави и да се тело забије на крст. Касапљење леша је било нешто што је и код Персијанаца сматрано недозвољеним, па се Ксеркс I касније каје због свог поступка. Иако је то била тактичка победа за Персијанце, то је био тежак ударац за персијску армију због огромних губитака од стране само хиљаде Грка. Битка је значајно дигла грчки морал. Поморска битка код Артемизија завршила је без победника, иако су се Грци повукли. Персијанци после битке контролишу Егејско море и целу Грчку северно од Атике. Спартанци се припремају за обрану Коринта и Пелопонеза. Ксеркс I упада светећи се у Атину, чији становници су углавном побегли на острво Саламину. У септембру 480. п. н. е. Грци побеђују у поморској бици код Саламине, која доводи до наглог Ксерксовог повлачења. Преостала Персијска армија под Мардонијем поражена је у бици на Платеји.

Једна од анегдота која се причала стотинама година после битке каже да је преплашени извидник дотрчао код спартанског заповедника Дијенека да му саопшти да су персијске колоне непрегледне. На ово Дијенек није уопште реаговао, а војник му каже: "Персијанаца је толико да кад испале стреле цело небо се замрачи и нестане Сунца". На то је Дијенек хладно одговорио:

„Па добро, борићемо се у хладовини.“