在海上和在陆地上的情况一样，波斯军队实在是太不灵活而且太不便于指挥了。那片海域真的容不下那么多的战船。战斗节奏变化很快，而且异常激烈。当波斯战船沉没的时候，很多人都被淹死了，因为他们之中会游泳的人没有几个；而希腊战船即使被摧毁了，船上的人也能游回岸上保住性命。
薛西斯有一个女性盟友，她是卡里亚的城邦哈利卡那索斯的女王阿特米西亚。希腊人曾悬赏：谁要是能抓住阿特米西亚，就能得到一大笔奖赏。
当一艘希腊战舰追击她的时候，她却故意击沉了一艘挡住她去路的波斯战船。希腊船长看见了这一幕，便以为这不是阿特米西亚的船，放弃了追击，他认为阿特米西亚可能早就已经从波斯舰队中逃走了。
薛西斯坐在岸边高处一个巨大的白色大理石王座上，观看了这场海战。虽然接近战斗的尾声，波斯人的战舰数量还是希腊人的两倍，但是他们的战舰和人员的损失都非常惨重。他们再也无心恋战了，薛西斯下令舰队撤退。
在对战斗结果感到十分失望的同时，薛西斯也对自己的统治忧心忡忡，在整顿那支庞大军队的残部之后，他就匆匆越过了赫勒斯滂逃了回去，唯恐希腊舰队半路拦截。