Счастье этого дня одушевило греков. Следующий день принес новое счастье. Только что подоспело более 50 позднее снаряженных аттических судов, как пришло известие, что те 200 персидских кораблей, которые должны были зайти в тыл грекам, во время обхода южной оконечности Эвбеи были все уничтожены налетевшей с юга бурей. Вследствие того, под вечер этого дня, греки с новым одушевлением вторично напали на неприятеля, взяли значительное число киликийских кораблей и беспрепятственно отступили под прикрытием ночи. На третий день Ахеменес не хотел уже больше ожидать нападения греков. Раздраженный дерзостью слабого противника и понесенными потерями, он со всем своим флотом, все еще состоявшим более чем из 800 кораблей, около полудня тронулся с места, построившись большим полукругом. Но узкий проход между Афетой и Артимисием не представлял для его многочисленных кораблей достаточного простора — они теснились, мешали друг другу, сталкивались и наносили один другому повреждения. В этой давке греки сделали на них стремительное нападение. Афиняне и здесь были впереди всех и причинили неприятелю много вреда. Это было формальное сражение. Успех вообще остался на стороне греков, но и они понесли значительные потери: 19 аттических судов сделались негодными к делу, а 5 эллинских кораблей были взяты египтянами со всем экипажем. Если бы продолжать борьбу таким образом, то незначительное число греческих судов наконец должно было бы погибнуть. Поэтому отступление было уже почти решено, когда пришло известие, что Леонид, в этот же день сражавшийся при Фермопилах, пал со всем своим отрядом, и персидскому сухопутному войску была открыта дорога на юг. Итак, нужно было поспешить прикрытием берегов.

Отступление совершилось через Эврип; впереди шли коринфские суда, аттические составляли арьергард. Фемистокл старался забрать на суда как можно больше скота с Эвбеи, чтобы самому запастись провиантом и лишить его персов; он взял также с собой, сколько мог, жителей острова и велел на пристанях и скалах его сделать следующую надпись: «Ионяне, помните, что вы идете против отцов своих и повергаете Элладу в рабство. Присоединитесь к нам или, если это не в вашей воле, плывите домой и просите кариян последовать за вами. Если же невозможно сделать ни того ни другого и если ваше иго так тяжело, что вы не в силах освободиться от него, так по крайней мере сражайтесь не с охотой, если дело дойдет до сражения; вспомните только, что вы наши родственники и что вы же причина нашей войны с варварами». Вследствие этой уловки персы стали подозрительно смотреть на ионян, хотя они и не оставляли персидского флота.

Греческий флот отступил к Саламину и к Фалернской гавани, у берегов Аттики, которой теперь грозило опустошительное вторжение шедшего через Виотию сухопутного персидского войска. Афиняне, оставаясь на флоте, воображали, что, согласно обещанию, все войско пелопоннесцев находится в Виотии для удержания неприятеля. Теперь же они узнали, что пелопоннесцы стоят на Коринфском перешейке и выстроили поперек него стену, думая только о собственной безопасности. Аттика была оставлена на произвол судьбы. Со своей стороны, Эврибиад также хотел отступить с пелопоннесскими кораблями к перешейку; но Фемистокл упросил его остаться у Саламина, по крайней мере до тех пор, пока афиняне очистят свою страну. В народном собрании он склонил афинян к решению предоставить свой город верховному покровительству Афины, всем способным носить оружие сесть на триремы, а жен, детей и рабов увести для безопасности за море. Горько было афинянам покидать дорогую землю отчизны; но Фемистокл ссылался на предсказание оракула, запретившего защищаться на суше; ареопаг поддержал его, а жрецы объявили, что змея Афины, невидимая хранительница Эрехтиона в акрополе, исчезла, потому что сладкая лепешка, которую ежемесячно клали ей в пищу, совершенно цела, — явный знак, что сама Афина со змеей перешла на корабль, куда можно смело за нею последовать.