遇到大型敌舰，雅典人便打接舷战。每艘雅典战舰上都配有18名陆战士兵，其中14名是装备有或长或短的铁标枪和重剑的重步兵，4名为弓箭手，都是久经沙场、格斗勇敢的精兵。他们跳上敌舰奋力砍杀，直杀得对方尸横甲板，血流满船。
　　一番激战，腓尼基舰队抵挡不住，前锋后撤。而刚从小岛绕过来的波斯增援战舰并不知道战况，它们笛鼓齐鸣，军官们激励水手拼命划桨，猛往前冲，这样好在国王面前炫耀他们的忠诚和勇敢。正值顺风，鼓成满帆的后援战舰冲入海峡，正好同败阵的前锋舰只撞个正着，这下非但不能相救，几百艘波斯战舰在狭窄的海峡里反而乱成一堆，给雅典人增加了乱中取胜的机会。
　　现在的问题是雅典舰队进展大快，对中央舰队和斯巴达舰队都失去照应。虽然斯巴达人擅长单兵格斗，毕竟他们的舰只寡不敌众。提米斯托克利斯果断命令他的舰队甩下混乱的腓尼基战舰，横越海峡，直取波斯舰队左翼的背后。
　　波斯左翼舰队发现势头不妙，抛弃中央落荒而逃。这样，波斯舰队的中央就完全陷于希腊联合舰队全部战舰的前后夹击之中，被打得只有招架之功，毫无还手之力。
　　波斯皇后兼海军统帅阿提米西亚站在旗规的甲板上，无可奈何地看着自己指挥的中央舰队被切割得七零八落，残存的波斯战舰像没头的苍蝇一样，左冲右突；极目所视，四周是欢声雷动的希腊战舰。她见败局已定，就吩咐旗舰撤退，但哪里还能杀出重围呢？她自己也被一艘雅典战舰盯上了。日暮途穷，阿提米西亚只得命令旗舰攻击挡在自己前面的另一艘波斯战舰，用尖角船头把它撞翻。混战的形势下，希腊战舰上的士兵误以为波斯中央舰队的旗舰是自己一方或者是倒戈的波斯同盟军的战舰，还齐声为它喝彩。当那艘雅典战舰调转船舵离去时，阿提米西亚才狼狈地逃出缺口，拾回了一条命。
　　“我手下的男子都变成了妇女，而妇女却变成了男子。”波斯大帝后来这样扼腕感叹。
　　薛西斯在山头上从头到尾目睹这场海战的经过，眼睁睁地看到波斯舰沉没的沉没，被擒的被擒；落水的波斯士兵大多数因不会泅水而葬身鱼腹。侥幸游到岸上的也都当了希腊人的俘自。八个小时的激战，波斯舰队有200艘战舰被击沉，50艘被俘虏；许多高级将领，包括薛西斯的一个兄弟，都在这场海战中丧命。残阳西下，萨拉米斯海峡中漂瞒了死尸、破船板、断桨残舵，满天的血霞和满海的血水映成一片凄惨的红色。薛西斯万万没有想到自己的庞大舰队失败得如此之惨，不由得捶胸顿足，失声恸哭，把自己华丽的皇袍扯得七零八落。
　　面对现实，薛西斯不得不开始考虑整支远征军的前途。一来失去可靠的海上补给，一支庞大的陆军最简单的生存必需品都难以维持；二来害怕希腊海军会乘胜直捣赫勒斯滂海峡，断了他的归路。于是，他仰天长叹，下令残存的战舰迅速撤到赫勒斯滂海峡，保证陆军安全返回。几天后，薛西斯除留下三分之一的兵力驻守爱琴海北岸的马其顿和色雷斯待机而动外，其余兵力全部缩回了小亚细亚。
　　萨拉米斯海战扭转了整个战局；第二年，以斯巴达军团为核心的希腊联军又在普拉太亚彻底击败波斯陆军；从此战争的主动权完全被希腊人所操纵，最后不仅将波斯人彻底驱逐出欧洲，而且还解放了长久被波斯占领的小亚细亚沿岸各希腊城邦。公元前449年，战争双方签订《卡里阿斯和约》，持续约半个世纪的希波战争至此正式结束。