Müttefik kentler arasında en fazla prestij ve güç sahibi Atina olduğundan, bu kent diğerleri üstünde bir hegemonya kurmak isteyecek ve bu durum zamanla hoşnutsuzluk yaratmaya başlayacaktı. Nitekim öyle de oldu; Delos Birliği, giderek Atina İmparatorluğu’na dönüştü. Öyle ki, birliğin kurulmasından yaklaşık yirmi beş yıl sonra, M.Ö. 5. yüzyılın ortalarında, Atina, birlik içinde kendi para ve ağırlık sisteminin kullanılması için bir kararname yayımlayarak müttefiklerine gümüş sikke basımını yasakladı. Böylece, Atina sikke üretimini tekelinde tutarak yalnızca kendi bastığı tetradrahmilerin dolaşımını zorunlu kılıyordu. Sparta ile Atina’nın aralarının açılmasında başlıca rolü oynayan Atina’nın hegemonya sevdası Birliğin sona ermesine de neden oldu. Perslere karşı omuz omuza mücadele veren Atina ve Sparta, bundan böyle karşı kutuplarda yer alacak birbirlerine karşı savaşacaklardı (Peloponnesos Savaşı). Bu savaş Birliğin de sonu oldu.