希腊军队最主要的兵种是重装步兵，来自各城邦的有产阶级。重装步兵的基本武器是一支长3米的矛，外加一柄短剑作辅助兵器。他们头戴青铜头盔，上身穿戴整块打造的青铜胸甲，腰带上悬挂有貌似短裙的青铜片甲，两腿穿着胫甲。重装步兵使用的盾牌是一面直径约1米的圆盾，通常挽在左前臂。圆盾是木制结构，呈凸镜形状，外表有一层青铜蒙皮。训练有素而且纪律严明的古希腊的每个士兵——重装步兵，通过体育运动和频繁的作战，练就了健壮的体魄。除此之外，他们还具备独立城邦自由民的优缺点，机灵聪慧，识文认字，因此，颇有点妄自尊大。他们作战时排成很长的横队，纵深为8至12排不等。交战时，前面的2至3排甲兵将矛对着敌人，后面各排把矛架在前一排士兵的肩上，形成一道屏障，以抵挡敌人射来的箭。

希腊人有少量骑兵，但是战斗效能不高。轻装步兵无论在装备和训练上或者纪律养成上一般都比不上甲兵，他们大多来自社会的下层。许多轻装步兵，特别是配备有特种兵器并有熟练技术的弓箭兵和投石兵均为雇佣军，他们跟不太强大的骑兵共同负责保卫前进中的方阵侧翼，战斗开始时，他们在方阵前面组成一支散兵屏护部队。

希腊各城邦人口稀少，经济落后，因此军队规模都相当小。同时希腊除了斯巴达以外，都是纯粹的公民军队，士兵招之即来，挥之即去，和平时期从事各自的行业，闲时就聚集在一起操练。严格的兵役制度使军事训练成为希腊人生活的一部分，过硬的军事素质是希腊密集阵的战术基础。强劲的冲击力是希腊密集阵进攻的诀窍。8至12排纵深的密集方阵长矛如林冲刺而来，接敌时动能惊人势不可挡。

重装步兵方阵间的战斗是残酷而激烈的。这是一场比拼意志的战斗，双方的目的都是想把对方赶出战场。同样使用密集方阵的双方形成了绵长的战线。密集的队列限制了个体活动的空间，个人英雄主义让位于集体行动，个体的较量延伸为群体的对抗。一个站立士兵的铜头盔和胸甲对于那个时代的武器来说几乎是不可刺穿的，于是更多的伤害集中在身体裸露的部分----手臂、腿、盔甲间的空隙。大出血、彼此践踏造成的伤害、伤口感染，这些往往是致命的。

反观波斯人，波斯人的核心部队为精锐步兵1万人，号称“长生军”；另有波斯王亲军骑兵6千人和步兵2千人。其余的波斯军队主要由语言不通、风俗各异的多民族部队组成，战前临时集结，相互之间缺乏协调配合，战斗力也参差不齐。他们大多数是轻步兵，没有盔甲防护，主要使用弓箭，另外佩戴一柄弯刀作为辅助兵器；重装步兵着鳞片甲，装备一支长矛和一面长方形柳条编织的盾牌。波斯骑兵大部分是轻骑兵，身上不被甲，装备弓箭和短剑，主要任务是以弓箭远距离袭击骚扰敌军。波斯重骑兵是精英部队，身披鳞片甲，装备椭圆盾牌、战斧、弓箭、和标枪，必要时可以冲击敌阵。从现有资料来看，波斯军中很少装备金属头盔。

波斯的混合步兵方阵一般是十行纵深，每一个纵列代表一个基本战术单位，队长通常是重装步兵，站在首列，手持一支约两米的长矛，长方形盾牌斜立于前，他身后的九名步兵都是轻装步兵。战斗时队长负责抵挡敌人步骑兵的冲击，而身后的九名弓箭手以密集的齐射杀伤敌军。当敌人被波斯人的箭雨大量杀伤，溃不成军之时，波斯步兵就开始使用短兵器冲锋，冲入敌阵近身格斗。

总体来看，希腊人很强调精兵意识，他们拥有精良的武器与防护装备。作战时注重近身肉博作战，缺乏有力的远程武器，缺乏骑兵部队，适宜在希腊这种多山的地区作战，但是却不适宜在开阔地形上作战，因为他们缺乏远程部队以及骑兵，几百年后卡莱战场上以重装步兵为主力的罗马军团覆没于以轻骑兵和重骑兵为主的帕提亚人即为明证。而波斯人则强调数量上的优势，强调远程武器的使用，不大注重军队的防护，大量使用轻装部队，倾向于多兵种协同作战，这些特点注定了他们适应于广袤的战场上作战。同时，虽然他们倾向于多兵种作战，但是他们的重装步兵显得太为弱小了，从以后的多次战局来看，重装步兵的弱小是他们远征希腊失败的重要因素。

决定雅典国运的时刻终于来临。在轮到米提亚德掌握全军大权的那一天，他决定率领全军列阵与波斯人进行血战。正当雅典军队准备列阵时，一支援军出人意料地到达了。这支援军来自希腊小国普拉提亚，多年前雅典曾经帮助他们打退了邻国的侵略，普拉提亚对雅典感恩戴德，这次得知雅典有难，立刻发举国之兵来援。虽然普拉提亚援军只有一千人，但对于全军数量只有一万人的雅典军来说却是不轻的份量。

雅典方面参战的一万一千人全部是重装步兵，他们按照惯例在马拉松平原的西侧排出八行纵深的密集方阵。马拉松平原呈喇叭形，两侧有两条小河穿流入海，因此只有中间地势较高，没有积水，两边都是泥沼地。雅典联军列阵的地点大约有1千5百米宽，为了使雅典的阵线不被波斯骑兵从两翼迂回，米提亚德决定不惜削弱中央方阵的力量，将雅典阵线向两侧延伸，使两边的泥沼地成为天然屏障。这样重新部署以后，雅典的步兵方阵在中央只有四行纵深，而两翼仍然保持八行的厚度。