Перед битвой при Платеях у эллинов жертвы приносил жрец-прорицатель Тисамен. Мардоний также приносил жертвы по эллинскому обычаю с помощью Гегесистрата — знаменитого жреца из Элиды, который пришел к персам из-за своей ненависти к Спарте и за щедрое вознаграждение.
Тисамен предсказал победу грекам, если те будут придерживаться оборонительной тактики и не перейдут реки Азоп. Прорицатель Мардония также предостерегал персов от переправы через реку. (Дельбрюк Г. История военного искусства. Т.1. СПб., 1993. С. 95.)
Чтобы вынудить Мардония к наступлению, Павсаний выдвинулся на высоту к самой речке Азоп. На правом фланге стояли спартанцы, на левом — афиняне, в центре — отряды остальных греческих полисов. Войска Мардония расположились следующим образом: на правом фланге против афинян находились отряды греков, в центре — мидяне и бактряне, на левом фланге против спартанцев — персы, которые превосходили спартанцев по численности, причем были отобраны самые рослые и сильные воины. Тем не менее, ни одна из сторон не решалась наступать.
По приказу Мардония персы отрезали пути подвоза продовольствия для греков и засыпали ручей Гаргафию, из которого греческое войско получало воду. Павсаний решил отступить к Платеям, чтобы занять более выгодную позицию. Но отступать на виду у противника было опасно. Тогда решили отступать ночью, разделив войско на три колонны. Спартанцы должны были оставаться на месте до последнего момента.
В ночь на 29 сентября 479 года греческая армия начала отступление, сначала отошли греческие отряды центра, а на рассвете — и афиняне.
Увидев это, персы атаковали неприятеля. Мардоний бросил вперед конницу, но за нею потянулась и пехота, которой показалось, что греки бегут. Первый удар врага приняли спартанцы, а затем персы напали и на афинян.
Персы построили стену из щитов и из-за нее осыпали спартанцев стрелами, нанося им значительный урон. Однако спартанцы блестяще продемонстрировали преимущества своей дисциплины: погибая во множестве, они не отвечали на выстрелы и не покидали строя до тех пор, пока не получили тактического преимущества. Когда персы оказались на дистанции короткого удара, Павсаний бросил фалангу в контратаку и опрокинул противника, несмотря на его отчаянное сопротивление.