Dans un premier temps, sur terre, les troupes de Léonidas tiennent fermement leur position dans un défilé et repoussent les Perses, infligeant de grandes pertes, y compris aux fameux Immortels, les troupes d'élites de Xerxès.
Mais Léonidas est trahi par un certain Éphialtès, fils d'Eurydémos, un citoyen de Malia, qui livre aux Perses le moyen de contourner l'armée grecque, par le sentier d'Anopée. Léonidas décide alors de se sacrifier avec les 300 hoplites Spartiates, ainsi que 700 soldats des cités de Thèbes et de Thespies, pour laisser aux Grecs le temps d'organiser leur défense et à l'armée de se retirer en bon ordre.
Les Grecs résistent héroïquement autour du roi spartiate et sont tous massacrés sur ordre de Xerxès. Cette bataille devint l'emblème de la résistance grecque à l'envahisseur et de l'esprit de sacrifice des Spartiates. Au sommet du Kolonós, théâtre de l'ultime résistance spartiate, sur lequel fut érigé un mausolée, une inscription du poète Simonide de Céos (-556 -467), commémore cette action :« Passant, va dire à Sparte que nous sommes tous morts ici pour obéir à ses lois »