В Азии царь Дарий принял решение включить порабощенную Эретрию в число своих личных владений. Никаких сведений о дальнейшей судьбе Датиса нет, хотя Платон упоминает, что он был казнен в наказание за поражение.
Тем временем афиняне праздновали победу над персидскими захватчиками. Они возводили храмы и приносили благодарность Пану, который перед сражением явился скороходу Филиппиду. В тот же год после сражения Мильтиад возглавил флот из 70 кораблей, чтобы покарать жителей островов, оказавших помощь персам. Он заставил многие из них перейти на сторону греков. Только остров Парос оказал сопротивление. Мильтиад осадил город, но кампания проходила неудачно, сам Мильтиад был ранен в бедро, и через 26 дней ему пришлось отступить.Неудача Мильтиада дала шанс его противникам. По возвращении в Афины потерпевший поражение военачальник был отдан под суд по обвинению в измене. Он избежал смертного приговора, но его обязали выплатить колоссальный штраф. Вскоре Мильтиад скончался в тюрьме, так и не успев рассчитаться с государством. Погашать задолженность заставили сына военачальника-Кимона.
В некоторой степени значение Марафонской битвы было нивелировано новыми победами, одержанными над персами десятилетие спустя. Многие памятники и праздники, связанные с Марафоном, появились значительно позднее и прежде всего благодаря Кимону, сыну Мильтиада, который к 460 году до н.э. стал очень влиятельным военачальником и политиком. Точно не известно, был ли культ героев Марафона основан сразу же после сражения или возник значительно позже. Несмотря на это, день битвы праздновался по крайней мере 367 лет спустя, а, возможно, и намного дольше. Демократические Афины, сформировавшиеся в течение 17 лет, прошедших со времени реформ Клисфена, были уже совершенно другим обществом, чем существовавший до этого полис, управляемый тиранами.
Так что вряд ли Гиппий мог получить поддержку значительной части афинян. Возможно, это являлось самым серьезным просчетом основного персидского плана завоевательной кампании. С точки зрения тактики эта битва стала первым реальным столкновением греков и персов на поле боя. Никто из противников точно не мог знать, чего ему ожидать от неприятеля. Согласно Геродоту, афиняне при Марафоне были «первыми из всех эллинов», которые «напали на врагов бегом и не устрашились вида индийского одеяния и воинов, одетых по-мидийски. До сих пор даже ведь одно имя мидян приводило в страх эллинов». Не вызывает сомнения, что афиняне и платейцы проявили решимость и выдающуюся храбрость. Остается неясным, растянул ли афинский военачальник, отвечавший за развертывание, свой центр из-за их нехватки войск и из страха быть обойденным во время боя с флангов? Или он сознательно ослабил центр афинского войска? Ставил ли он перед собой цель, как утверждают многие военные историки, заманить противника и осуществить двойной охват, как при Каннах?
Такие вопросы большей частью остаются без ответа. Мы не знаем, разворачивались ли фланги афинской армии, чтобы атаковать персидский центр. Нет никаких данных, подтверждающих подобную версию. С другой стороны, известно, что у Мильтиада был некоторый опыт боевых действий против персов. Но, если он знал, что персы всегда помещают своего командующего и свои лучшие войска в центре боевого построения, почему тогда он развертывал самые слабые афинские силы именно в этом месте, если не собирался совершить двойной охват?