Quân Ba Tư dường như đã vượt qua Thrace và Macedonia. Tin tức về quân Ba Tư được một điệp viên Hy Lạp thông báo trong tháng tám.[32] Ở thời điểm này trong năm tại Sparta, người lãnh đạo de facto (trên thực tế) của liên minh đang tham gia vào lễ hội Carneia. Theo phong tục Sparta, trong lễ hội Carneia không ai được phép xuất quân. Cũng vì luật này, mà người Sparta đã không tham gia vào trận đánh tại trận Marathon (490 TCN) vì đến muộn.[33] Và đây cũng là thời điểm Đại hội Olympic diễn ra, và trong thời gian này tất cả các quốc gia kể cả đang giao chiến với nhau cũng phải đình chiến, và nếu phạm luật thì điều này có nghĩa là phạm thánh. Mặc dụ chiến sự cấp bách, nhưng phần lớn các chính trị gia đều ngăn cản không cho đức vua Leonidas I đem đại quân đi.[33][34] Vì thế Leonidas chỉ cùng 300 cận vệ Hippeis-tất cả những gì ông được phép mang theo bên mình. Cùng với đó là một số lượng lớn hơn quân tiếp viện, bao gồm 1.000 quân Phocea, được lấy từ Lacedaemon (bao gồm khá nhiều heílotes).[34] Trong cuộc hành quân này, cố gắng duy nhất là thu thập càng nhiều lính người Hy Lạp khác trên đường đi càng tốt, và điều lớn hơn nữa là sự tham gia của đại quân Sparta.[34]

"Leonidas dẫn theo 300 quân đội chính quy tinh nhuệ, để tầm nhìn của họ có thể khuyến khích quân đội miền Nam, giúp chúng dám đấu tranh và ngăn chúng đầu hàng. Ngoài ra, lực lượng tổng cộng trong trận này của Đại Hy Lạp vào khoảng 4 tới 5 ngàn quân. Đội quân này phải chiến đấu với số lượng khổng lồ chiến binh có vũ trang của quân Ba Tư.
—Herodotus[35]

Trong truyến thuyết về Thermopylae được Herodotus nhắc đến, vào đầu năm, những người đứng đầu Sparta đã đến gặp những nhà tiên tri ở một ngôi đền tại Delphi. Những nhà tiên tri đã đưa ra một lời sấm rằng:

Tự quyết định số phận mình, tập hợp người dân Sparta ở khắp mọi nơi,

Hoặc thành phố nổi tiếng tuyệt với của các ngươi sẽ bị chôn vùi bởi những người con Perseus
Hoặc, nếu có được không, toàn bộ đất Lacedaemon
Phải thương tiếc cái chết của một vị vua của nhà Heracles,[36]
Mặc dù sức mạng của những con sư tử hay bò cũng không giữ được chân ông
Sức chống sức; chỉ dành cho người có sức mạnh của thần Zeus
Chẳng ai biết được một trong hai có sức mạnh này.

Herodotus đã nhắc về Leoniadas, khi nghe lời sấm, ông đã tin rằng mình sẽ chết vì không đủ lực lượng để giành được một chiến thắng, và ông đã quyết định truyền ngôi cho con trai của mình.[37]

Quân đội Sparta được tăng cường trên đường đi bởi các đội quân từ nhiều thành bang khác nhau gia nhập và con số này đạt đến 7000 (xem phía dưới) khi họ đặt chân đến Thermopylae. Leonidas cho quân cắm trại và phòng thủ tại nơi hẹp nhất của hẻm Thermopylae. Trước đây, những người dân trong thành phố Phocis đã cho xây dựng một bức tường phòng thủ tại nơi này.[38] Trong thời gian ở đây, Leonidas nhận được tin từ người dân địa phương rằng, có một lối mòn trên núi dẫn đến phía sau và quân Ba Tư hoàn toàn có thể dùng con đường này để đành úp người Sparta với điều kiện họ có biết đến nó hay không. Leonidas đã cho 1.000 quân trú ở trên núi để đề phòng bất trắc.[39]

Cuối cùng giữa tháng tám, người Ba Tư đã tiếp cận đến vịnh Maliac. Việc quân Ba Tư đặt chân đến Thermopylae khiến người Hy Lạp phải tổ chức một cuộc họp hội đồng. Nhiều người Peloponnesus ủng hộ việc rút về eo đất Corinth, lối vào bán đảo Peloponnesus, và chặn đứng quân Ba Tư tại đây. Tuy nhiên những người đến từ Phocis và Locris do ở gần khu vực này đã bất bình và ủng hộ việc phòng thủ tại Thermopylae khiến hai bên xảy ra ẩu đã. Leonidas trấn áp nỗi lo ngại của mọi người bằng cách quyết định phòng thủ tại Thermopylae.[35]

Xerxes đã cho gửi sứ giả đến để đàm phàn với Leonidas. Người Hy Lạp sẽ được sống tự do với danh hiệu "Những người bạn của dân chúng Ba Tư", và hơn thế nữa, họ sẽ được tái định cư trên những vùng đất mà tổ tiên họ từng sở hữu.[40] Khi những điều này bị Leonidas từ chối, sứ giả Ba Tư tiếp tục khuyên ông quỳ gối chịu hàng. Và câu trả lời nổi tiếng trước sứ giả Ba Tư là: "Hãy đến đây mà lấy!" (μολὼν λαβέ). Nhưng một câu nói nổi tiếng hơn lại xuất phát từ một vị tướng của ông. Trước phản ứng của Leonidas, người Ba Tư đe dọa: "Những mũi tên của chúng tao sẽ che khuất ánh mặt trời!". Một vị tướng của Leonidas đáp trả: "Vậy chúng tôi sẽ chiến đấu trong bóng tối!".[41][42] Lúc mà vị sứ giả quay về cũng là lúc cuộc chiến bắt đầu. Xerxes cố đợi bốn ngày để làm nản lòng quân Hy Lạp, trước khi đem quân đánh họ.[43]