По Гомеру, флот греков отплыл из Авлиды и достиг Трои; по поздним версиям мифа, греки вначале ошибочно попали в Мисию и вынуждены были возвратиться в Авлиду. Только после принесения в жертву Артемиде дочери Агамемнона Ифигении войско греков смогло достичь троянского берега. Попытка добиться возвращения Елены путем переговоров (посольство Менелая и Одиссея к Приаму) потерпела неудачу, и греки начали осаду города, длившуюся десять лет. В «Илиаде» описаны события последнего, десятого, года войны. Жрец Аполлона Хрис просил Агамемнона вернуть взятую в плен дочь Хрисеиду, но получил отказ, и тогда Аполлон, помогавший троянцам, наслал на греков мор.

Троянцы были отогнаны, но Патрокл пал от руки Гектора. Тогда Ахилл вступил в бой, убил Гектора и надругался над его телом. Отец Гектора, старый Приам, тайно пришел в лагерь греков и стал умолять Ахилла вернуть ему тело сына. При виде отцовского горя Ахилл смягчился и выдал тело Гектора. Похоронами Патрокла и Гектора заканчивается «Илиада». Послегомеровские предания рассказывают о прибытии на помощь Трое амазонок во главе с царицей Пенфесилеей и царя эфиопов Мемнона с войском. Мемнон убил сына Нестора Антилоха а сам пал от руки Ахилла. Погиб и Ахилл от стрелы Париса, поразившей героя в пяту. После смерти Ахилла грекам было предсказано, что Трою нельзя взять без стрел Геракла и без участия в войне Неоптолема, сына Ахилла.

Тогда по совету Одиссея был выстроен огромный деревянный конь, внутри которого спрятались лучшие греческие воины, а остальное войско сожгло лагерь и село на корабли, инсценируя возвращение на родину. На берегу греки оставили лазутчика Синона, который сказал, что деревянный конь оставлен, чтобы умилостивить Афину, и что обладание этим конем сделает город неприступным. Несмотря на предостережение жреца Лаокоона, троянцы перенесли коня в город. Ночью из корпуса коня вышли воины и открыли ворота грекам, корабли которых тайно вернулись к городу. Троя была взята и сожжена, мужчины были перебиты, а женщины стали пленницами победителей.

Афина наслала бурю, потопившую множество греческих кораблей на пути из-под Трои. Аякс Большой покончил с собой после того, как Одиссей обманом получил доспехи Ахилла, полагавшиеся греческому воину, который нанес наибольший урон троянцам. Агамемнон был убит женой вскоре после возвращения. Менелаю и Одиссею пришлось испытать множество приключений, прежде чем они вернулись домой. Среди немногих греков, благополучно возвратившихся на родину, были Диомед, Неоптолем, Филоктет, Идоменей.