Некоторые афинские лидеры предпочли остаться в городских стенах и выдержать осаду. Они были уверены, что смогут продержаться до подхода спартанцев в тыл к персам. Другие, однако, включая знаменитого воина Мильтиада, высказались против. Мильтиад знал, что в городе есть сочувствующие персам люди, которые только и ждут возможности предать. К счастью для Греции, он и его последователи одержали верх, и, как только до Афин дошли новости об их высадке, было решено выступить против персов всей мощью.
Тем временем Датис привел свой флот, который бросил якорь с подветренной стороны от Собачьего хвоста, и начал высадку. Возможно, технические и административные сложности высадки крупных сил и организации лагеря оказались более существенными, чем он предполагал. В любом случае, вместо того чтобы немедленно занять южный вход в долину, он медлил достаточно долго, чтобы позволить афинянам выступить на север с 10 000 воинов и захватить это бутылочное горло раньше персов.
Афиняне были предупреждены сразу же после начала высадки персов огнем, зажженным на вершине горы Пенделикон, возвышающейся над Марафонской долиной. К ним присоединился контингент из маленького города Платеи. Он располагался на границе Аттики и находился под защитой Афин уже на протяжении тридцати лет. Жители Платеи выставили все свои силы – 600 человек, – этот жест афиняне никогда не забывали, даже в дни величия своей империи.
Греки оборудовали хорошую оборонительную позицию, которая преграждала персам путь вдоль берега и защищала горную дорогу, ведущую обратно в Афины. Датис – или ситуация вышла из-под его контроля, или он был слишком уверен в себе – утратил тактическое преимущество. Возможно, он думал, что на плоской равнине Марафона его кавалерия и лучники, которыми персы были по праву знамениты, легко справятся с греческими пешими воинами в тяжелой броне, делавшей их неповоротливыми, с копьями и мечами.
По оценке современных греческих авторов, у персов было около 100 000 пеших воинов и 10 000 всадников. Возможно, эти цифры преувеличены – такое нередко бывало в древней истории. Проблемы, связанные с перевозкой таких крупных сил вторжения, почти наверняка были непреодолимыми для империи времен Дария. Тем не менее, если принять более разумную оценку сил персов, их численное превосходство составляло 4 или 5 к 1. Они только что совершили морское путешествие, что определенно не добавило тонуса пехоте, не говоря уже о кавалерии. К