Η εκδίωξη των Πεισιστρατιδών από την εξουσία επανέφερε στο προσκήνιο τις αντιθέσεις μεταξύ των αριστοκρατών, εκφραστές των οποίων ήταν από τη μία πλευρά ο Ισαγόρας και από την άλλη όσοι υποστήριζαν τη διεύρυνση των εξουσιών του δήμου με επικεφαλής τους τον Αλκμαιωνίδη Κλεισθένη. Το 508-7 π.Χ., και ενώ άρχοντας της Αθήνας ήταν ο Ισαγόρας, ο Κλεισθένης κατόρθωσε να ψηφιστούν η αντικατάσταση των τεσσάρων φυλών της Αττικής από δέκα νέες και η αύξηση των μελών της Βουλής από 400 σε 500. Κάθε φυλή απαρτίστηκε από τρεις τριττύες: μία από το Άστυ, μία από τα Μεσόγεια και μία από την Παραλία. Κάθε τριττύς με τη σειρά της περιελάμβανε έναν ή περισσότερους δήμους. H αναδιοργάνωση του χώρου της πόλης αποσκοπούσε να ανατρέψει την παλαιά διάκριση των πολιτών σε ομάδες ανάλογα με την περιοχή που κατοικούσαν, καθώς και να υπονομεύσει την πολιτική επιρροή των γενών. Στο εξής οι πολίτες έπαιρναν τα ονόματά τους από το δήμο της καταγωγής τους, καταργώντας έτσι τη διάκριση μεταξύ παλαιών Αθηναίων και νεοπολιτών. Από την κάθε φυλή κληρώνονταν κάθε έτος πενήντα βουλευτές, οι οποίοι πρυτάνευαν το ένα δέκατο του χρόνου, σύμφωνα με το νέο πολιτικό ημερολόγιο. Η Βουλή ετοίμαζε τα προβουλεύματα των νόμων, οι οποίοι θα υποβάλλονταν στην Εκκλησία του δήμου. Ίσως για πρώτη φορά ορίστηκε να συγκαλείται η Εκκλησία σε τακτά χρονικά διαστήματα. Για να αποτρέψει εξάλλου νέες απόπειρες επιβολής τυραννίδας, υποστηρίζεται από ορισμένους μελετητές ότι όρισε το μέτρο του οστρακισμού.

Ο Ισαγόρας επικαλούμενος το Κυλώνειο άγος ζήτησε την παρέμβαση του βασιλιά της Σπάρτης Κλεομένη. Ο Κλεισθένης αναγκάστηκε τότε να εγκαταλείψει την Αθήνα, και συγχρόνως εξορίστηκαν επτακόσιες αθηναϊκές οικογένειες ως εναγείς. Η Βουλή, ωστόσο, αντιστάθηκε στην κατάργηση των μεταρρυθμίσεων και ο δήμος πολιόρκησε τη σπαρτιατική δύναμη στην Ακρόπολη. Ύστερα από δύο μέρες, και κατόπιν συμφωνίας, οι Σπαρτιάτες εγκατέλειψαν την Αθήνα και οι οπαδοί του Ισαγόρα εκτελέστηκαν. Ο Κλεισθένης επέστρεψε, δε διατήρησε όμως την εξουσία, αλλά παρέμεινε απλώς "προστάτης του Δήμου". Ο Κλεομένης στο μεταξύ συγκέντρωσε μία ισχυρή δύναμη και προήλασε μέχρι την Ελευσίνα, ενώ ταυτόχρονα επιτέθηκαν οι Βοιωτοί και οι Χαλκιδείς. Η διαφωνία, ωστόσο, μεταξύ των δύο βασιλέων της Σπάρτης οδήγησε στη διάλυση του στρατεύματος. Οι Αθηναίοι τότε αποφασισμένοι να εκδικηθούν αποβιβάστηκαν στην Εύβοια, αφού νίκησαν τους Βοιωτούς, και επιτέθηκαν στους Χαλκιδείς. Μετά τη νίκη τους μοίρασαν τα κτήματα των ευγενών Χαλκιδέων σε τέσσερις χιλιάδες Αθηναίους. Αυτοί αποτέλεσαν τους πρώτους κληρούχους, αφού παρά τη μετεγκατάστασή τους διατήρησαν τα πολιτικά τους δικαιώματα. Κατά τον Ηρόδοτο, η επικράτηση των Αθηναίων συνδέεται άμεσα με την καθιέρωση από τον Κλεισθένη της ισηγορίας, της ελευθερίας δηλαδή του λόγου στην Εκκλησία του δήμου. Κάθε οπλίτης πλέον πολεμούσε με περισσότερο σθένος, γιατί αισθανόταν ότι η συλλογική νίκη εξυπηρετούσε και το προσωπικό του συμφέρον.