przyczyną wojen było opanowanie przez Persów cieśnin łączących morza Egejskie i Czarne, które wcześniej były terenem eksportu towarów greckich. Persowie interweniowali w wewnętrzne sprawy polis greckich na terenie Azji Mniejszej oraz nałożyli na nie obowiązek składania danin na rzecz Persji.
W 500 r. p.n.e. doszło na terenie Jonii do powstania Greków. Poparcia udzieliły im Ateny. Persowie ostatecznie stłumili bunty greckie, ale jednocześnie zrozumieli, że jeśli chcą utrzymać swoją supremację na terenie Azji Mniejszej, to muszą najpierw usunąć realne zagrożenie, jakie stanowili dla nich Grecy.
Wyprawa, jaką podjęli Persowie w 490 r. p.n.e., miała dla nich drugorzędne znaczenie. Chodziło głównie o ukaranie pomocników zbuntowanych Jonów: Eretrii i Aten. Działania Persów początkowo nie napotkały żadnych przeszkód. Dopiero Ateńczycy na wieść o zbliżających się Persach postanowili posłuchać rady stratega Miltiadesa i wydać Persom bitwę. Zebrali 10 tys. hoplitów oraz ok. 1000 Platejczyków (Spartanie nie zdążyli na wyprawę) i ruszyli na wyprawę przeciwko Persom. Do spotkania doszło pod Maratonem, gdzie grecka falanga (pomimo początkowych niepowodzeń) odniosła zwycięstwo nad wojskiem perskim. Bitwa ta miała duże znaczenie moralne dla Greków, gdyż była pierwszym zwycięstwem odniesionym nad Persami w otwartym polu.
Następną kampanię wojenną Persowie zorganizowali dopiero 10 lat później, ale za to bardzo starannie. Wyprawę prowadził sam król Kserkses; atak miał być przeprowadzony z morza i lądu.
Spośród greckich polis najlepiej przygotowane do wojny były Ateny, które za radą Temistoklesa (oraz dzięki złożom srebra odkrytym w górach Laurion) zbudowały dużą flotę wojenną (40 tys. ludzi). Podjęte też zostały (w obliczu zagrożenia) kroki zmierzające do zjednoczenia polis greckich. W tym celu w 481 r. p.n.e. powstał Związek Panhelleński, w skład którego weszły: Sparta (oraz jej sprzymierzeńcy), Ateny, Beocja, Tesalia i mieszkańcy przybrzeżnych wysp. Przywództwo w Związku objęła Sparta, ale nie opracowano żadnego planu działania. Od początku też widoczna była postawa Aten, które rywalizowały ze Spartą o przywództwo, a także wiadome było, iż niektóre polis (Teby, Tesalia) w wypadku bezpośredniego zagrożenia mogą przejść na stronę wroga.
Gdy wiosną 480 r. p.n.e. Persowie uderzyli od północy, Grecy oddali wrogowi Tesalię (podyktowane to było względami strategicznymi), linię obrony natomiast przygotowano w wąwozie Termopile, pod dowództwem króla Sparty Leonidasa, który miał do dyspozycji 300 Spartan i 7 tys. żołnierzy z innych państw greckich - było to jedyne dogodne przejście z Grecji północnej do środkowej.
W tym samym czasie, gdy toczyły się walki o Termopile, flota grecka zajęła pozycję koło przylądka Artemizjon (płn. Eubea). Bitwa morska nie przyniosła zwycięstwa żadnej stronie, ale Persowie ponieśli duże straty z powodu burzy, która zniszczyła ich statki. Persom niezbyt dobrze wiodło się też na lądzie. Termopile udało im się zdobyć dopiero za pomocą podstępu. W obronie wąwozu zginęli wszyscy Spartanie - także król Leonidas; reszta Greków została odesłana, gdy Leonidas zorientował się, że nie ma szans na zwycięstwo. Po klęsce termopilskiej Ateńczycy ewakuowali ludność na Salaminę i Peloponez. Triumfujący Kserkses opanował Ateny i spalił Akropol; pozostało mu jeszcze zniszczyć flotę przeciwnika.
Tymczasem flota grecka (ok. 400 okrętów) zajęła pozycję pod Salaminą. Jednak nastroje wśród Greków były fatalne - nie wierzono w zwycięstwo. Temistokles zdawał sobie sprawę, jakie straty ponieśli Persowie i wiedział, że nadszedł dogodny moment, by ich zaatakować. Powiadomiono Kserksesa o rzekomych planach ucieczki floty greckiej. Persowie dali wciągnąć się w pułapkę i zaatakowali Greków. Jednak statki perskie były znacznie cięższe i mniej zwrotne niż greckie, dlatego w wąskiej cieśninie trudno było im się poruszać (utworzył się gigantyczny korek). Ostatecznie bitwa przyniosła zwycięstwo Grekom. Jednak lądowa armia perska nadal pozostawała niepokonana, ale ponieważ nadeszła jesień, Kserkses wycofał się na leże zimowe do Persji. Potem jego uwagę od Grecji odciągnęło powstanie babilońskie w 478 r. p.n.e.
W 479 r. p.n.e. wódz perski Mardoniusz usiłował zawrzeć pokój z Atenami, ale Temistokles zamierzał najpierw odnieść zwycięstwo nad Persami. Do decydującej bitwy doszło pod Platejami, gdzie armia grecka pod wodzą Pauzaniasza (głównodowodzący Związku Peloponeskiego) odniosła zwycięstwo nad Persami. Równolegle z tą bitwą toczyła się bitwa morska u przylądka Mykale, w wyniku której Grecy zniszczyli flotę perską, zapewniając sobie panowanie na Morzu Egejskim.
Walki przeciwko Persom toczyły się aż do końca lat sześćdziesiątych V w. p.n.e., a ich ukoronowaniem był tzw. pokój Kalliasa, zawarty w 449 r. Dawał on autonomię wszystkim greckim polis w Azji Mniejszej, zabraniał satrapom perskim nawet zbliżać się w okolice tych miast, a perskim okrętom wojennym zakazywał wypływania poza ustalone terytorium. Ateńczycy zobowiązali się nie najeżdżać państwa perskiego.
W wyniku wojny na czoło wśród polis greckich wysunęły się dwie: Sparta i Ateny. Pierwsza dysponowała znakomitą armią lądową (Plateje, Termopile), druga niepokonaną flotą. Z czasem Ateny zaczęły rywalizować ze Spartą o przywództwo w całej Helladzie. W 479 r. p.n.e. Ateny wraz z polis wyspiarskimi i miastami greckimi w Azji Mniejszej założyły Związek Morski ("Ateńczycy i ich sojusznicy"), który dysponował wspólnym skarbem na wyspie Delos oraz wspólną flotą. Celem Związku była walka z Persami aż do ostatecznego zwycięstwa. Po zakończeniu wojen Ateny narzuciły polis skupionym w Związku swoją hegemonię, a wspólny skarb przeniesiono do Aten.