從公元前6世紀下半葉起，在亞洲西部伊朗高原崛起的波斯開始大舉對外擴張，很快形成了一個龐大的軍事帝國。到大流士統治時期（前522—前486年），波斯已成為世界古代史上第一個橫跨歐、亞、非三洲的大帝國。公元前513年，國王大流士一世進一步控制了黑海海峽和色雷斯一帶，直接威脅到希臘半島諸城邦的安全與利益。
公元前6世紀中葉，波斯帝國侵佔了小亞細亞西部沿岸希臘人建立的各城邦，它們需向波斯當局納稅服役，飽受壓榨。公元前500年，小亞細亞的希臘城邦米利都爆發反波斯起義，希臘本土的雅典等城邦出手相助。波斯帝國派重兵於公元前494年鎮壓起義了。波斯帝國早有西侵野心，於是借口雅典和埃雷特里亞曾援助米利都，於公元前492年夏，發動了對希臘的戰爭。
波斯軍隊的初次進攻遭到了挫敗，陸軍在色雷斯遭遇軍民抵抗，半途而退。海軍則遭颶風摧毀覆沒。次年，大流士一世幻想不戰而降服希臘，於是派使者到希臘各城邦索要「水和土」，作為歸順波斯的象徵。希臘最大的兩個城邦——雅典和斯巴達堅決拒絕了大流士一世的要求，於是一場大戰不可避免地爆發了。
公元前490年，波斯大軍橫渡愛琴海，在雅典郊外的馬拉松平原登陸。處境險惡的雅典，一面緊急動員，加強戒備；一面派當時的長跑能手斐里庇第斯日夜兼程去200多公里遠的斯巴達城邦求助。這位長跑健將只用了一天多的時間便到達斯巴達。但斯巴達人卻以祖宗規定，月不圓不能出兵為由拒絕出兵。斐里庇第斯苦苦哀求，但斯巴達人無動於衷，斐里庇第斯無奈，只好趕回馬拉松復命。
斯巴達人不出兵的消息並沒有使雅典人喪失鬥志。雅典統帥米太亞得在分析了敵強我弱的客觀情況後，決定用精銳重裝步兵去襲擊波斯的步兵和弓箭手，波斯人未能即時投入主力騎兵，結果不敵雅典軍來自兩翼的猛擊而全線大潰。米太亞得以11000兵力打敗了10萬優勢敵軍。長跑能手斐里庇得斯奉命奔回雅典報捷。這位長跑能手當時已受了傷，一口氣跑了42公里的路程，到達雅典時只喊出一聲：「我們勝利了！」便一頭栽倒在地，再也沒有醒來。為了紀念他，後人舉行了馬拉松長跑比賽。
馬拉松戰役後，波斯人仍不甘心失敗。大流士一世死了以後，他的兒子薛西斯登上王位。薛西斯為實現父親的遺願，發誓要踏平雅典，征服希臘。為此，他精心準備了4年，動員了整個波斯帝國的軍力。參加遠征的士兵來自臣服波斯的46個國家，100多個民族。希臘方面也加強了各城邦間的團結，積極整軍備戰。公元前480年春，波斯全軍分海、陸兩路，向希臘進發，七八月間來到了德摩比勒隘口。該隘口是中希臘的「門戶」，依山傍海，關前有兩個硫磺溫泉，所以又叫「溫泉關」。關口極狹窄，僅能通過一輛戰車，是從希臘北部南下的唯一通道。斯巴達王列奧尼達率300名士兵迎戰。因有通敵者引路，致使關隘失守，300名戰士慷慨捐軀。
攻佔溫泉關以後，波斯軍長驅直入，進佔雅典城。然而雅典城早已空空如也，原來雅典傑出的海軍統帥提米斯托克利把所有的婦女兒童轉移到了亞哥斯的特洛辛和本國的薩拉米斯島上去躲避，所有的男人則乘著戰船，集中到薩拉米斯海灣。公元前480年9月，雙方在薩拉米斯海面展開決戰。波斯戰艦雖多，但船體笨重，港窄、水淺的薩拉米海灣限制了它們的戰鬥力；而希臘人則發揮了戰船體積小，機動靈活的優點，一舉獲勝，扭轉了戰局，薛西斯匆匆收兵返回亞洲。
第二年，希臘聯軍在普拉提亞再次以寡敵眾，消滅了薛西斯留在希臘的陸軍，迅速收復了希臘本土的大部分失地。波斯遠征希臘失敗，加之帝國內部矛盾重重，被迫退居守勢。以雅典為首的希臘則逐漸轉入進攻，並乘機擴張海上勢力，建立雅典在愛琴海域的霸權。公元前478年，雅典艦隊佔領赫勒斯滂海峽北岸的重鎮塞斯托斯，從而控制了通向黑海的要道。同年（一說前477年），雅典聯合愛琴海諸島及小亞細亞一批希臘城邦結成「海上同盟」，因其金庫曾設於提洛島，所以又稱「提洛同盟」。加入的城邦約有200個，其中以雅典為最強。同盟各邦提供資金、船隻，組建共同艦隊，雅典則實際控制了同盟的金庫管理權和艦隊指揮權。
公元前449年，希臘海軍在塞普勒斯島東岸的薩拉米斯城附近重創波斯軍，至此雙方同意媾和。雅典派全權代表卡里阿斯赴波斯首都蘇薩談判並簽訂了《卡里阿斯和約》。和約規定：波斯放棄對愛琴海及赫勒斯滂和博斯普魯斯海峽（黑海出口）的控制，承認小亞細亞西岸希臘諸城邦的獨立地位，塞普勒斯歸波斯轄治。希波戰爭至此結束。