Персы имели 10 тысяч конницы и около 10 тысяч пеших лучников.
У греков же было 11 тысяч афинских гоплитов. Численное превосходство было на стороне персов, качественное — на стороне греков. Обученные и спаянные воинской дисциплиной гоплиты столкнулись с разноплеменным персидским войском, основной массе которого была чужда цель похода.
Греческая армия состояла из тяжеловооруженной пехоты, гоплитов, с медными шлемами, в латах и набедренниках, с большими медными щитами; их оружием было длинное метательное копье. Пехота персов была легковооруженная, без шлемов и панцирей, защищалась легкими и плетеными щитами; главное оружие ее составляли лук и сабля. Главной силой персидского войска считалась конница.
Греками командовали десять стратегов: один из них, Мильтиад, был хорошо знаком со способами действия персидской армии. Мнения афинских стратегов разошлись: одни были против того, чтобы вступать в битву с персами, так как считали, что афинское войско слишком малочисленно по сравнению с персидским, другие, и в их числе Мильтиад, настаивали на том, чтобы дать бой. Одиннадцатым человеком с правом голоса был афинский полемарх Каллимах, избранный по жребию. К нему обратился Мильтиад с речью: "Теперь в твоей власти, Каллимах, или повергнуть Афины в рабство, или защитить их свободу… Если мы не вступим в бой, то возникнет великий раздор, который смутит умы афинян и склонит наших сограждан покориться персам… Если ты присоединишься к моему мнению, то и родина наша будет свободна, и город будет первым во всей Элладе…" Этими речами Мильтиад склонил Каллимаха на свою сторону. Голос полемарха решил дело, и было принято решение дать бой.
Перед боем Мильтиад построил греческую фалангу при входе в Марафонскую долину. На правом фланге находились лучшие афинские гоплиты, левее выстроились остальные воины по филам; левый фланг составил отряд платеян. Правым крылом предводительствовал Каллемарх, левым флангом командовал храбрый Аемнест.
Вследствие численного превосходства персов и значительной ширины долины Мильтиад не мог дать своей фаланге необходимой глубины. Кроме того, он учитывал возможность охвата своих флангов персидской конницей. Поэтому он уменьшил количество шеренг в центре и соответственно увеличил число шеренг на флангах. Общее протяжение фронта достигало примерно 1 км.
Боевой порядок персов состоял из пеших лучников, располагавшихся в центре, и конницы, строившейся на флангах.
Чтобы не дать персидской коннице времени атаковать греков на равнине и чтобы вслед за стрельбой из луков непосредственно перейти к рукопашному бою, Мильтиад двинулся с высот на неприятеля "беглым маршем". "Беглый марш" позволял быстро преодолевать поражаемое стрелами пространство и морально действовал на противника.
