În primăvara anului 479 î.Hr., după moartea co-domnitorului său Leonidas în bătălia de la Termopile, Leotichidas a comandat o flotă greacă formată din 110 nave la Egina și mai târziu la Delos, sprijinind revoltele grecești de la Chios și Samos împotriva Persiei. Leotichidas a învins forțele militare și navale persane în bătălia de la Mycale
pe coasta Asiei Mici în vara anului 479 î.Hr. (posibil în jurul mijlocul lunii august). În 476 î.Hr., Leotychidas a condus o expediție în Tesalia împotriva familiei Aleuadae pentru colaborarea cu perșii, dar s-a retras după ce a fost mituit de familie. La întoarcerea sa la Sparta, a fost judecat pentru mită și a fugit la templul Atenei Alea din Tegea. A fost condamnat la exil şi casa lui a fost arsă. El a fost urmat de nepotul său, Archidamus al II-lea, fiul fiului său Zeuxidamus, numit Cyniscus, care a murit în timpul vieții tatălui său. Leotychidas a murit câțiva ani mai târziu, în jurul anului 469 î.Hr.