Los ciudadanos de las diferentes poleis eran los verdaderos protagonistas del ejército helénico, ya que la defensa del territorio y la lucha por los intereses de la patria se consideraban un derecho reservado a ellos. La educación helénica se culminaba con la preparación militar por la que los nuevos ciudadanos se convertían en soldados, siendo requeridos por el Estado durante los próximos cuarenta años para participar en operaciones ofensivas.
El pilar del ejército helénico estaba en la infantería, ocupando la mayor responsabilidad los llamados hoplitas, soldados equipados con armamento pesado que debían costearse de su propio peculio, aunque en ocasiones Atenas sufragó los gastos del material militar de los efebos. Dos eran las armas ofensivas del hoplita: la espada y la lanza. La espada se empleaba para el combate cuerpo a cuerpo. Recibía el nombre de xiphos y era de reducidas dimensiones -apenas medio metro de longitud-. Con el mismo filo por ambos lados, la hoja era más estrecha junto a la empuñadura y se iba ensanchando hacia el centro para rematarse en la punta de manera suave. La espada se portaba en el interior de una vaina que colgaba a la altura del pecho izquierdo, sujetándose por un tahalí que cruzaba el cuello por el hombro contrario. De esta manera, se podía apretar la vaina contra el cuerpo con el brazo izquierdo, el que portaba el escudo, mientras que con el derecho se sostenía el arma, sin ofrecer blanco al soldado enemigo. En la fuerza de los golpes y acometidas estaba la eficacia de la espada. La lanza medía más de dos metros, estaba realizada en resistente madera y se remataba con una punta de hierro. Para facilitar su manejo, la parte central del asta era engrosada con tiras de cuero, lo que proporcionaba mayor acierto en el lanzamiento. La lanza era la pieza clave de la ofensiva hoplita. Cuatro eran los instrumentos defensivos del hoplita. El escudo (hoplon) era la principal arma defensiva. De constitución circular, su diámetro medía casi un metro. El armazón que lo constituía era de madera, cubriéndose la superficie externa con una protección de cuero o, en ocasiones, de bronce. En el centro del escudo se colocaba un adorno de metal, normalmente figuras protectoras. El escudo podía estar decorado con motivos grabados o pintados. La tenacidad en el combate venía simbolizada por el escudo; arrojar el escudo era sinónimo de cobardía y traición ya que se debilitaba la formación.
Una coraza o peto llamado thorax protegía el pecho del hoplita. Generalmente estaba constituida de dos placas metálicas de forma cóncava que dejaban al descubierto los brazos, llegando hasta la cintura. El material con el que se realizaba la coraza era habitualmente bronce pero también se fabricaron corazas de cuero y grueso lino, reforzadas con placas metálicas. La parte inferior del tronco era protegida por tiras de cuero que colgaban de la cintura, alcanzando hasta los muslos.
Un casco metálico protegía la cabeza del hoplita, acolchándose su interior con un forro de fieltro o cuerpo. Existían diferentes tipos pero por lo general presentaban forma cónica o aguda. Una retrovisera que se prolongaba por detrás protegía la nuca.
Las grebas eran unas canilleras de metal que se colocaban en las piernas para proteger desde la rodilla hasta los tobillos, mientras que sandalias o borceguíes de cuero cubrían los pies del soldado. Ya que el equipo era pesado, el hoplita debía salir al campo de batalla ayudado por un auxiliar, habitualmente un esclavo.
En los ejércitos de las poleis también luchaban, junto a los hoplitas, unidades de infantería ligera. Estos soldados carecían de protecciones en sus cuerpos, especializándose en el manejo de armas arrojadizas, especialmente jabalinas. Su estrategia consistía en acatar por sorpresa y retirarse del campo de batalla. Las jabalinas solían medir poco más de metro y medio, rematándose con una punta metálica. Empleada fundamentalmente para la caza, los jóvenes estaban familiarizados con su uso, siendo empleada también por la caballería. Sin embargo, los hoplitas no disponían de este tipo de armas ya que se consideraban más efectivas la lanza y la espada.
Algunas ciudades poseían unidades de arqueros y honderos, destacando entre ellos los soldados cretenses. La participación de estas unidades no resultaba decisiva en el desenlace de la guerra, pero servían de apoyo como desgaste sobre las formaciones de hoplitas. Como proyectiles se podían emplear piedras, pero habitualmente la munición eran balas en forma de bellota, realizadas en barro cocido o plomo, que recibían el nombre de glandes. El estratega ateniense Ifícrates, en el siglo IV a.C., configuró un cuerpo especial de mercenarios de infantería ligera, tomando como modelo los soldados tracios que participaron en la Guerra del Peloponeso. Se les denominó peltastes, ya que portaban un ligero escudo de mimbre llamado pelta o pelte. Una jabalina y una espada serían sus armas de ataque, careciendo de elementos defensivos. Su baza estaba en la rapidez y la movilidad , consiguiendo algunos éxitos frente a los pesados cuerpos de hoplitas.
La caballería no era una fuerza militar de gran importancia en los ejércitos helénicos, ya que sólo un pequeño sector de la ciudadanía podía permitirse sufragar los gastos del equipo y del caballo, por lo que estos contingentes no eran muy abundantes. El papel de los caballeros sería casi exclusivamente auxiliar, dedicándose a la exploración y a la protección de las tropas de infantería, al hostigamiento a distancia o a la persecución del enemigo durante su huída.
Una civilización volcada al mar como la griega disponía de un importante contingente de barcos de guerra, en los que habitualmente servían los ciudadanos sin recursos. Los principales barcos eran los llamados trieres o trirremes, naves con tres filas de remeros. Los trirremes medían entre 35 y 45 metros de eslora y unos seis de manga, alcanzando su calado escasamente un metro. Capaz de transportar unos doscientos hombres, desplazaba unas ochenta toneladas. La nave estaba fabricada en su totalidad de madera de abeto, excepto la quilla en la que se empleaba madera de encina. En la proa se ubicaba el espolón con el que se embestía a los barcos enemigos, decorándose con dos ojos que servían de protección. La popa se remataba con una figura en forma de cuello de cisne o de voluta llamada aplustre. El trirreme sólo contaba con un mástil con una vela cuadrada, aunque a veces se aumentaba con una pequeña mesana de la misma forma. Como timón se empleaban dos largos remos dispuestos a cada lado de la popa. En tres filas superpuestas se disponían los remeros, denominados tranitas, zeugitas y talamitas. Los tranitas se colocaban en la parte superior de la nave, manejando los remos más largos. El centro estaba reservado para los zeugitas mientras que los talamitas ocupaban el fondo de la nave, pasando los remos de ambos grupos por unas portas abiertas en los laterales del trirreme. La tripulación de la nave era de 170 remeros distribuidos en 54 talamitas y zeugitas y 62 tranitas. Los aparejos eran manejados por diez marineros, el mismo número de soldados de infantería armados como hoplitas que embarcaban en el trirreme. Las tripulaciones formaban parte de la última categoría del censo de ciudadanos, los llamados thetes, enrolándose en ocasiones a esclavos y metecos. El comandante o trierarco dirigía la nave.