Менее подвижный, чем противник, греческий флот вошел в пролив, заняв более выгодную позицию, и стал ждать, когда персидские силы начнут атаковать. Гребцы, скрючившись на деревянных сиденьях, крепко - до побеления суставов - держали весла, вдыхая смердящий дух пота и кишечных газов. Они натужно прислушивались, чтобы уловить звуки начинающегося сражения. Довольно скоро матросы с палубы сообщили, что противник уже совсем близко. «Множество кораблей, великолепие и блеск их украшений, хвастливые крики и варварские военные песни».

Удар персов имел сокрушительные последствия. Весь день греки отчаянно сражались, закрывая от врагов проход, «крича друг другу, что варвары не пройдут, даже если персы, намереваясь прорваться, их уничтожат». Так или иначе, греки, несмотря на страшные повреждения, нанесенные им, не пустили врага в пролив - пока. Множество кораблей утонуло или было захвачено в плен, и такие потери не могли не сказаться на небольшом союзном флоте.

Немало кораблей оказалось выведено из строя. Афиняне, принявшие на себя основную мощь вражеского удара, потеряли в сражении половину своего состава. Перспективы удержать пролив на следующий день были весьма слабыми. Греки принялись собирать обломки кораблекрушения и складывать их на песке в высокие погребальные костры. В отсветах траурных огней вожди с побелевшими лицами решали, что делать дальше.

Тем временем местное население, завидев разбитые корабли греческого флота и сделавшее собственные выводы о последствиях, погнало к берегу моря свою живность в надежде успеть эвакуироваться. Но Фемистокл, признавший, что, возможно, придется покинуть стоянку на Артемисии, не захотел, чтобы его люди отступали на голодный желудок, и приказал весь этот скот зажарить. Повсюду стоял запах жареной говядины и сжигаемых человеческих тел.