На следующий день греческие воины отдыхали до самого обеда. Когда же светового времени оставалось всего несколько часов, они погрузились на суда и поплыли на север, в сторону Афет. Обычно сражения на море происходили в утреннее время, когда ветер стихает и волнения нет. Так что атака в послеобеденное время застанет противника врасплох. К тому же, рассуждал Фемистокл, приближение темноты выгодно в любом случае, потому что даже если события обернутся неблагоприятным для греков образом, бой получится слишком коротким для того, чтобы персы могли одержать решающую победу.

Увидев приближающегося противника, персы решили, что греки, должно быть, сошли с ума. Связь между разбросанными бухтами и затонами Афет наладить было не просто, но даже при этом сотни судов Ксеркса довольно скоро вышли на перехват противника и, сблизившись с ним, принялись разворачиваться веером. Сделано это было довольно неумело, ибо каждый из кораблей шел со своей скоростью. Начальники порешительнее подгоняли свои команды, с тем чтобы столкнуться с врагом первыми и заслужить, таким образом, благодарность своего предводителя. Всем не терпелось взять в плен хоть одного афинянина.

Не успели два флота подойти друг к другу вплотную, как трубач на спартанском флагмане подал сигнал. Повинуясь ему, линия афинских триер выстроилась дугой. Теперь она походила на огромную выгнутую арку. Тем временем коринфяне на левом фланге повернули назад, избегая столкновения с приближающимися персами. Они направили свои устрашающие тараны на противника, кружащего вокруг них, как волки, собирающиеся наброситься на стадо овец. Препятствуя попыткам персов окружить (periplous) их флот, греки в конце концов выстроились в огромный замкнутый круг (kyklos), и корабли, находившиеся вначале по краям линии, теперь сомкнулись, обращаясь носом на юг. Кормовая часть триер вместе с рулевыми оказалась внутри круга, а носовая сторона ощетинилась таранами. Похоже на свернувшегося в кольцо дикобраза, выпустившего наружу все свои иглы.

Фемистокл рассчитывал на то, что оборонительное построение kyklos заставит противника слишком уверовать в свои силы. И когда персидский флот начал маневрировать вокруг греков, беззаботно подставляя борта противнику, Эврибад велел трубачу подать на сей раз знакомый сигнал к атаке. Услышав его, греческие гребцы вспенили веслами воду, и триеры рванулись вперед. Оказавшись за пределами защитного круга, каждый из рулевых искал в массе вражеских кораблей свою мишень, целя то ли в корпус, то ли в весельную банку. Персы не ожидали такого поворота событий. Греки поражали своими таранами борта, дробили весла, и один за другим вражеские корабли выходили из строя. Их несло к берегу, на палубе начиналась паника, и нападавшим оставалось только буксировать триеры к своему лагерю. В иных случаях греки взлетали на палубу вражеского судна, убивали либо захватывали в плен находившихся там воинов и объявляли корабль вместе со всей его командой военным трофеем.

Едва персы хоть немного пришли в себя от неожиданности и попытались организовать контратаку, как конец бою положила сгустившаяся тьма. Деморализованные моряки великой персидской армады расходились по своим убежищам. Вслед им течение несло останки кораблей, сломанные весла, тела погибших. Действия греков оказались настолько впечатляющими, что одна триера Ксеркса с острова Лемнос в Эгейском море перешла на сторону греков. В знак благодарности греки подарили триерарху участок земли на Саламине.

Подобно судьям музыкальных или спортивных состязаний, греческие военачальники голосованием решили отметить тех, кто внес наибольший вклад в победу. Афиняне получили коллективную награду за доблесть, а один из них (это был родич Фемистокла Ликомед) удостоился индивидуального приза – он стал первым триерархом, захватившим вражеское судно.