Так как власть персов держалась на военной силе, им была необходима хорошо обученная и организованная армия. Персидская армия состояла из пехоты, конницы и колесничных войск, позже в ее состав стали входить и греческие наемники. Еще при Кире были образованы конные полки, в которых легкие военные колесницы заменили более прочными, дышла и колеса которых были оснащены серпами. Сражавшиеся на них воины были одеты в прочные панцири. Легкая персидская конница была экипирована в холщовые панцири, чешуйчатую броню и вооружена мечами, луками и щитами. Тяжелые конники носили латы, закрывавшие все тело воина. Кроме мечей, луков и щитов, она была вооружена длинными копьями. Пехота также делилась на легкую и тяжелую. Легкая пехота была вооружена копьями, мечами, луками и щитами и одета в легкие панцири; тяжелая пехота – саблями, топорами, секирами и носила тяжелые доспехи. О боевых качествах персидских воинов и техническом оснащении их сражений писали многие греческие историки. Так, древнегреческий писатель и историк Ксенофонт в своей «Греческой истории» так описывал сражение знаменитого спартанского царя Агесилая с персидским военачальником Фарнабазом: «Однажды, когда его воины (Агесилая), рассеянные по равнине, беззаботно и безо всяких мер предосторожности забирали припасы, так как до этого случая они ни разу не подвергались опасности, они внезапно столкнулись с Фарнабазом (персидский военачальник), имевшим с собой около четырехсот всадников и две боевые колесницы, вооруженные серпами. Увидя, что войска Фарнабаза быстро приближаются к ним, греки сбежались вместе, числом около семисот. Фарнабаз не мешкал: выставив вперед колесницы и расположившись со своей конницей за ними, он приказал наступать. Вслед за колесницами, врезавшимися в греческие войска и расстроившими их ряды, устремились всадники и уложили на месте до ста человек; остальные бежали к Агесилаю, находившемуся неподалеку с тяжеловооруженными воинами».
Привилегированную часть войска персов составляли так называемые отряды «бессмертных», формировавшиеся только из мидийцев, персов и эламитов. В них были 2000 отборных всадников, 2000 пеших копейщиков и 10 000 пеших воинов. Личная охрана царя, состоявшая только из представителей персидской знати, насчитывала тысячу солдат.
Отличительными знаками «бессмертных» были золотые и серебряные шары, насаженные на тупые концы копий. Во время похода впереди войска несли золотое изображение орла – военного знака Ахеменидов. Подготовка этих воинов начиналась еще в детстве, они должны были прекрасно владеть оружием. Древнегреческий историк Геродот в «Истории в девяти книгах» (V в. до н. э.) писал о воспитании будущих воинов: «Доблесть персов – мужество. После военной доблести большой заслугой считается иметь как можно больше сыновей. Тому, у кого больше всех сыновей, царь каждый год посылает подарки. Ведь главное значение они придают численности. Детей с пяти до двадцатилетнего возраста они обучают только трем вещам: верховой езде, стрельбе из лука и правдивости. До пятилетнего возраста ребенка не показывают отцу: он среди женщин. Это делается для того, чтобы в случае смерти ребенка в младенческом возрасте не доставлять отцу огорчения». Предполагают, что название «бессмертные» появилось потому, что количество воинов в этих отрядах было неизменным: если один из них умирал или погибал, его место сразу же занимал другой.
Основную часть армии составляли персы, которые начинали служить с двадцати лет, а также мидийцы. Воины, находившиеся на службе, ежемесячно получали плату продуктами питания и всем необходимым. Вышедшие в отставку получали небольшие наделы земли и были освобождены от уплаты податей. В случае войны царь собирал огромное ополчение со всего государства: все народы, населявшие огромную ахеменидскую империю, были обязаны выделять для этого определенное количество воинов. В завоеванных землях персидские цари размещали военные гарнизоны; так, например, в Египте постоянно находилась армия в 10 000—12 000 человек. По свидетельству Ксенофонта (не позже 444 г. до н. э. – не ранее 356 г. до н. э.), царь ежегодно производил смотры своего войска, которое располагалось вокруг царской резиденции. В сатрапиях же смотры осуществлялись специально назначенными чиновниками. За хорошее содержание войска царь награждал сатрапов, за плохое – снимал с должности и строго наказывал.
При Дарии в Персии появился флот и для морских сражений персы стали использовать финикийские, а впоследствии египетские корабли.