Геродот дважды описывает состав персидской армии. Его первое описание, относящееся к моменту выхода армии из Сард, возможно, основано исключительно на сообщениях надежных свидетелей. Сперва выступал караван с грузом; за ним следовала пестрая толпа из множества народностей. Затем после промежутка шло элитное войско, сопровождающее колесницы Ахура-Мазды, верховного персидского бога, и Ксеркса, царя царей. Этот отборный отряд насчитывал 2 тысячи конников и 2 тысячи копьеносцев. За ними шли 10 тысяч кавалеристов и 10 тысяч пехотинцев-«бессмертных». Эти войска состояли только из персов. Отделенный от них промежутком, в беспорядке двигался остаток армии. Среди многоплеменной толпы, разумеется, были и боеспособные отряды из Мидии, Бактрии, Индии, прикаспийских степей и других частей империи. Во втором случае, когда Геродот описывает армию Ксеркса под Дориском, он, вероятно, полагался только на персидский список, в котором перечислялись не войска, участвовавшие в данном походе, а все силы Персидской империи. Это описание интересно нам лишь постольку, поскольку дает представление о вооружении персов. Легкая кавалерия в основном вооружалась дротиками и луками, имея возможность поражать вражескую пехоту на расстоянии. Тяжелая кавалерия имела на вооружении копья, предназначенные для ближнего боя; конники носили бронзовые или железные шлемы и чешуйчатые нагрудные пластины, отражавшие большинство ударов. Лошади у первых были, вероятно, низкорослые, аналогичные греческим породам. Однако тяжелая кавалерия использовала крупных боевых лошадей мидийской породы, которые перегоняли самых быстрых греческих коней. Тяжелая кавалерия могла вести близкий бой с греческими гоплитами. Строевая пехота вооружалась коротким копьем, кинжалом и плетеным щитом; пехотинцы обычно носили мягкий колпак или тюрбан, стеганые или чешуйчатые рубахи и штаны. Кроме того, имели они и крупные луки, хорошо знакомые грекам. Греческие гоплиты уже продемонстрировали свое превосходство над такой пехотой в рукопашной схватке при Марафоне. Но Ксеркс привел также пехоту из Малой Азии и набрал рекрутов в центральной и северной Греции; эти были вооружены, как гоплиты, длинными копьями и мечами и носили гоплитские доспехи – металлический щит, шлем, кирасу и наголенники. Другие пехотинцы, например саки, сражались в близком бою топорами или саблями; имелась также легкая пехота, вооруженная луками, дротиками и пращами. Армию сопровождали саперы и инженеры, имеющие большой опыт в строительстве понтонных мостов и дорог, и эффективно организованный корпус связи.
Флот, который описывает Геродот, – вероятно, тот, который собрался у Дориска. Он насчитывал 1200 трирем, среди них самими быстроходными под парусом либо на веслах были финикийские. Самые крупные эскадры предоставили Финикия, Египет и Кипр; но около 300 кораблей прибыло и из тех греческих полисов, которые были покорены во время и после Ионийского восстания. Команды кораблей были экипированы для палубного боя; многие из них имели вооружение греческого типа, но финикийцы, египтяне и киприоты носили облегченные доспехи. На каждой триреме находились бойцы – персы, мидяне или саки, вооруженные, как пехота. Финикийские триремы, вероятно, были крупнее и быстроходнее, чем лучшие греческие триремы. Но они были недостаточно поворотливыми и крепкими для таранного боя, поскольку проектировались и оснащались скорее в расчете на абордажную тактику. Триремы сопровождали менее крупные боевые и патрульные корабли – пентеконтеры, триаконтеры и мелкие суда, а также многочисленные транспорты и корабли снабжения. Общее количество всех собравшихся у Дориска кораблей, за исключением трирем, возможно, достигало 3 тысяч. Их было так много, что редкая гавань могла их вместить, а поддержание дисциплины на флоте представляло большую проблему.
Командование персидскими сухопутными и морскими силами находилось в руках царя. Он определял стратегию и руководил операциями. Его штаб состоял из шести полководцев, командовавших пехотными корпусами, Гидарна, возглавлявшего 10 тысяч «бессмертных», и трех командующих кавалерийскими корпусами. Морской штаб насчитывал четверых командиров эскадр. Все эти офицеры были высокородными персами, некоторые происходили из царской семьи. Во главе национальных сухопутных контингентов стояли персидские командиры, но эскадры возглавлялись единоплеменными командующими. При такой системе командования очень многое зависело от решений царя как верховного главнокомандующего и от способностей его штабных офицеров. Они обладали большим опытом войны с различными народами, в частности с греческой пехотой в Ионии и под Марафоном. Персидские же адмиралы были незнакомы с прибрежными водами полуостровной Греции и не имели большого опыта в морском деле, поэтому они в основном полагались на командиров национальных эскадр.