Wśród historyków istnieją dwie hipotezy dotyczące trasy marszu Ateńczyków pod Maraton, które przekładają się na lokalizowanie przez nich samego miejsca bitwy (zob. mapka po prawej). Według niektórych pomaszerowali oni na północny wschód przez Pallene, wychodząc na równinę pod Maratonem między górą Agrieliki a morzem. Zdaniem innych przemierzyli oni nieco krótszą, ale bardziej nierówną trasę biegnącą na północ, okrążając od zachodu górę Pentelikon i zatrzymując się u wylotu szerokiej na ok. kilometr doliny Wrany.
Przebieg bitwy pod Maratonem Przez pięć lub sześć dni obydwie armie utrzymywały swoje pozycje. Czas niewątpliwie działał na korzyść Ateńczyków i Platejczyków, którzy oczekiwali na przybycie Spartan. Do starcia doszło prawdopodobnie 17. dnia ateńskiego miesiąca metageitnion, co odpowiada 10 lub 11 września 490 p.n.e. według kalendarza gregoriańskiego. Według relacji Herodota to Grecy zdecydowali się na rozpoczęcie natarcia po naradzie, na której nawołującego do stoczenia bitwy Miltiadesa poparł archont-polemarch Kallimach. W dniu bitwy to właśnie Miltiades miał sprawować naczelne dowództwo nad armią ateńską . Nie jest jasne, dlaczego Ateńczycy zdecydowali się na podjęcie działań ofensywnych.