尽管雅典和斯巴达是死敌，但在外敌入侵时，斯巴达还是会和雅典并肩作战。
公元前490年，波斯帝国率军5万入侵希腊，在雅典东北的马拉松平原登陆，雅典动员1万士兵迎战，同时向斯巴达求援，斯巴达同意出兵，但要等到月圆时候才能出兵，可波斯人不等啊，好在雅典军队占据有利地形，以少胜多，击败波斯帝国。在马拉松大战胜利后，一名叫Pheidippides的士兵跑了42公里到雅典，报捷后即倒地身亡，这就是马拉松长跑的由来。
公元前480年，波斯帝国再次发兵10万及战船近千艘。这次雅典率领各城邦迎战，斯巴达也派兵支援。斯巴达王列奥尼达，Leonidas，亲率300斯巴达精兵和其他城邦7000士兵防守希腊的第一道防线，温泉关，面对波斯10万大军毫无惧色，波斯大军猛攻2天也未能突破。但第3天，有希腊人叛变，带着波斯大军从小路绕到温泉关后面。Leonidas知道无法抵御，下令让希腊联军撤退，自己率领斯巴达300士兵断后。死守温泉关，最后全部阵亡。这就是斯巴达300勇士的故事。虽然战败，这一战给希腊联军争取了宝贵的时间，等波斯人攻到雅典时，雅典已是一座空城。希腊联军暂时避其锋芒，集中兵力，雅典联合舰队300艘战船与波斯舰队600艘战船在萨拉米斯海峡决战，以损失40艘战船的代价击沉波斯200艘并俘获50艘，波斯舰队伤亡过万，逃离战场。波斯陆军怕后路被断，仓皇逃回国。希腊联邦取得了第二次波希战争的胜利
公元前479年，波斯再次出兵5万进攻希腊，斯巴达王统帅3万联军在普拉提亚决战（Battle of Plataea）击败波斯大军，同日希腊舰队也击败波斯舰队，取得第三次波希战争的胜利。
此后波斯帝国再也没有力量入侵希腊了，被迫退居守势。以雅典为首的希腊则逐渐转入进攻，并乘机扩张海上势力，建立雅典在爱琴海域的霸权。
