Niektórzy historycy zwracają uwagę na brak wzmianki Herodota na temat udziału w bitwie konnicy, odwołując się także do informacji zawartej w spisanym w X w. bizantyńskim leksykonie Suda, wedle której obecni w obozie Datysa Jonowie mieli przekazać Ateńczykom informację o braku konnicy w armii perskiej. Na tej podstawie wysnuwają oni hipotezę, że Datys zaokrętował jazdę i planował wysłać ją wraz z częścią piechoty do Zatoki Falerońskiej, aby zajęły pozbawione obrońców Ateny.
Grecy ustawili swoją falangę w nietypowy sposób – na skrzydłach miała ona typową głębokość ośmiu szeregów, w centrum zaś była spłycona, być może do zaledwie czterech szeregów. Dzięki temu front armii ateńsko-platejskiej mógł dorównać szerokością armii perskiej, mając prawdopodobnie ok. 1,5–1,6 km. Platejczycy zajęli pozycje na lewym skrzydle. Jedyną pewną informacją dotyczącą ustawienia armii imperium Achemenidów jest to, że w jej centrum znajdowali się sami Persowie oraz Sakowie. Według N. Sekundy w centrum znajdował się doborowy hazarabam (oddział liczący tysiąc wojowników) perskich włóczników (arstibara) oraz 2–3 tys. Saków, na skrzydłach zaś ustawieni byli łucznicy, osłaniani przez stojących z przodu szyku tarczowników (sparabara). Obydwie armie dzieliła odległość ośmiu stadiów, tj. ok. 1,5 km.