薛西斯又耐心地等了四天，见守关的希腊人丝毫没有投降的样子，便下了命令，用武力活捉这些不知好歹的希腊人。但是在大战之前，薛西斯仍旧不愿放弃，最后一次派使者前去告诉列奥尼达，如果他和他的军队愿意投降，波斯王可以让他成为全希腊之王。列奥尼达回复道：“如果你知道这个生命中什么最宝贵，你就不会成天垂涎觊觎别人拥有的东西；对我来说，为希腊光荣地去死比成为我的民族的头头更为重要！”薛西斯恼羞成怒，最后通牒让斯巴达人立即投降，列奥尼达轻蔑地回答道：“想要？那就来拿！（Comeandgetthem）”
大血战第一天
根据温泉关地势险要、山道狭窄，部队不能展开行动，骑兵和车派不上用场的特点，薛西斯采取了派重装步兵轮番冲击的强攻战法，企图利用人数的优势打垮斯巴达人。在大战的第一天，薛西斯派出仆从国米底亚人和色雷斯人的军队，以及十年前在马拉松战役中丧失亲人的战士组成第一波攻击阵形，将之前获得的希腊俘虏放在最前方当炮灰，希望以人数优势迅速击溃温泉关守军。
而希腊人却利用温泉关“一夫当关，万夫莫开”的地形优势，居高临下，用锋利的长矛凶狠地刺向手持波斯刀的敌人。希腊人使用的防守阵形是著名的“希腊长枪方阵”，一堵由宽大盾牌组成的盾墙和层叠其间的长矛。色雷斯人和米底亚人的小盾和短矛没有办法和希腊人匹敌，成批的士兵在斯巴达人的盾前倒下。
见此情景，薛西斯急得三次从他督战的宝座上站起来，皱着眉头，抖动着胡子，狂躁地吼叫不已。根据一位当时的古代希腊历史学家Ctesias的说法，波斯人的第一波攻击被完全地粉碎，而希腊人只损失了2~3个斯巴达战士。
根据希罗多德的记载，薛西斯在第一波攻击遭到瓦解之后充分认识到他面对的是一支多么可怕的军队。于是在同一天，他派出了由10000名他最为精锐的御林军“不朽者（Immortal）”组成的第二波攻击部队。但是根据Ctesias的另一种说法，薛西斯在第二波攻击中使用的是20000名战士，其中10000名是“不朽者”，另外10000名是靠军官鞭笞前进的米底亚战士。但是同样第二波攻击也遭到了失败。
大血战第二天
依据Ctesias的记载，在第二天薛西斯派出了总共50000人对希腊守军进行猛攻，但是照样没有奏效。因此薛西斯十分困惑，决定暂时停止攻击，命令军队撤回驻营地。
大血战第三天
正当薛西斯无计可施的时候，一个名叫埃彼阿提斯的当地农民来报告说，有条小路可以通到关口的背后。薛西斯一听，大喜过望，立即命令这个希腊叛徒带领御林军“不朽者”沿着荆棘丛生的小道直插后山。他们穿峡谷，渡溪流，攀山崖。黎明的时候，越过一片橡树林，接近了山顶。本来，列奥尼达在小路旁的山岭上早已布置下1000名来自佛西斯城邦的守兵。因数日无战事，他们便放松了警惕，直到寂静的黑暗中传来嘈杂的脚步声时，他们才慌忙上阵。
波斯的将军面对这些匆忙披挂上阵的希腊军队感到目瞪口呆，因为这与前两天他们曾经面对的可怕杀人机器大相径庭。但是波斯将军一度还是不敢下令自己的军队立即进攻，但是叛徒埃彼阿提斯提醒他这些人不是可怕的斯巴达战士，所以波斯人立即用密集箭雨袭向这些希腊人。佛西斯人一直败走到山顶。但波斯人也不追赶，直向温泉关背后插了下去，至此完成了对希腊主力守军的合围。
斯巴达国王列奥尼达得知佛西斯人被击溃，波斯军迂回到背后时，知道大势已去，但还是召开了最后一次战时会议。为保存实力，他把已无斗志的其他城邦的军队调到后方去，只留下他带来的斯巴达皇家卫队士兵迎战。因为按照斯巴达传统，士兵永远不能放弃自己的阵地。700名由将军迪莫费鲁斯率领的赛斯比城邦战士自愿留下同斯巴达人并肩作战。
前后夹攻的波斯人潮水般扑向防守薄弱的关口，腹背受敌的斯巴达人奋勇迎战。他们用长矛猛刺，长矛折断了，又拔出佩剑劈砍，佩剑断了，波斯人拥了上来。斯巴达的勇士们杀退了敌人的四次进攻，但是列奥尼达也英勇牺牲了，战士们拼死保护自己的统帅尸体。他们的人数越来越少，逐渐被压缩到一个小山丘上。赛斯比人的心理防线逐渐崩溃，很多赛斯比人举起了双手，颤抖着向波斯人投降，但是尽管如此，他们还是被杀红了眼的波斯人毫不犹豫地屠杀，最后波斯军队将残余的斯巴达人死死围住，在口令声中将雨点般的标枪和箭投向他们，直到最后一个斯巴达人倒下。至此，温泉关才最终被波斯军队攻占了。
据希罗多德记载，在最后这场野蛮血腥的战斗中，薛西斯的两个兄弟阿布罗科麦斯（Abrocomes）和海帕兰西斯（Hyperanthes）也殒命其中。
“伯罗奔尼撒战争”——希腊第一战
希腊是世界四大文明古国之一，它不仅以灿烂的文化艺术闻名于世，而且还以其军事和战争生成之早与发展之快而闻名全球。公元前400多年前，古希腊两个最强大的城市国家同盟——以斯巴达为首的伯罗奔尼撒同盟与以雅典为首的提洛同盟都想打败对方，称霸希腊。雅典成为海上强国以后，一直威胁着斯巴达。它企图控制从东方到西方所有的贸易通路，还想把盛产粮食的西西里岛夺到手。斯巴达也不肯让步，早就把伯罗奔尼撒半岛上的大多数城邦组成同盟，要和雅典见个高低。雅典的民主派憎恨斯巴达的军事贵族独裁统治，支持斯巴达国内反抗贵族的势力。
斯巴达的贵族讨厌雅典的民主制度，也帮助雅典贵族派进行反对民主派的斗争。这样，两个城邦的冲突越来越厉害，一场争夺希腊霸权的战争终于爆发了。
这场战争从公元前431年开始，到公元前404年结束，打了27年。因为是以斯巴达为首的伯罗奔尼撒同盟首先进攻，这场战争被称为伯罗奔尼撒战争。
伯罗奔尼撒战争最后以雅典的失败而告终。但是，受到战争危害的是整个希腊。古希腊历史学家修昔底德说，这次战争“给希腊带来了空前的祸害和痛苦，从来没有这么多的城市被攻陷，被破坏，从来没有过这么多的流亡者，从来没有丧失这么多的生命！”战争给希腊世界带来前所未有的破坏，促使小农经济与手工业者破产，不少城邦丧失了大批劳动力，土地荒芜，工商业停滞倒闭。大奴隶主、大土地所有者、投机商人和高利贷者乘虚而入，大肆兼并土地、聚敛财富和奴隶，中小奴隶主经济逐渐被吞没，代之而起的是以大地主、大手工业作坊主为代表的大奴隶主经济。大批公民破产，兵源减少，城邦的统治基础动摇了。贫民过着衣不蔽体，食不果腹的生活，不满富人和豪强的统治。柏拉图曾经写道：“每个城邦，不管分别如何的小，都分成了两个敌对部分，一个是穷人的城邦，一个是富人的城邦。”因此，在斯巴达、科林斯等城邦，都曾先后发生贫民起义，打死了许多奴隶主，瓜分了他们的财产。风起云涌的起义打击了奴隶主的统治，进一步加速了希腊城邦的衰落。伯罗奔尼撒战争不仅结束了雅典的霸权，而且使整个希腊奴隶制城邦制度逐渐退出了历史舞台。
伯罗奔尼撒战争在古代军事史上占有相当地位。对抗双方对海上通路的争夺，从海上对敌的封锁和侵入都达到了很大规模；夺取要塞创造了许多新方法，如使用水淹、火焚和挖掘地道等；方阵虽还是战斗队形的基础，但步兵能以密集队形和散开队形在起伏地机动行动；职业军人开始出现。这些都对希腊以及西欧军事产生了深远影响。
