Der Tempel ist ein doppelter dorischer Peripteros mit originellen architektonischen Elementen. Er besteht hauptsächlich aus dem Naos, einem Hinterraum im Westen, Pronaoi auf beiden Seiten und einem Peristyl mit 8 Säulen an den schmalen und 17 an den langen Seiten. Der Durchmesser der Säulen entsprach dem des Parthenon II, um bereits vorbereitetes Marmormaterial zu nutzen. Im Inneren führte eine zweifarbige dorische Säulenreihe in Π-Form zur chrys-elefantinen Statue der Athene Parthenos, während im westlichen Hinterraum vier ionische Säulen den Schatz der Stadt bewachten. Das Satteldach war mit Marmorschindeln gedeckt, die Giebel und Ecken waren mit Skulpturen und Marmor-Akroteren verziert.
Die Giebel zeigen wichtige Mythen der Athene: Der östliche Giebel zeigt ihre Geburt aus dem Kopf des Zeus, der westliche ihren Wettstreit mit Poseidon um den Schutz Athens. Die 92 Metopen stellen mythische Kämpfe dar, wie die Gigantomachie, den Trojanischen Krieg, die Amazonomachie und die Kentauromachie. Der Fries zog sich über die Oberseite des Naos und der Pronaoi und stellte die Prozession der Panathenäen dar, das größte Fest zu Ehren der Athene.
Der Parthenon behielt diese Form bis ins 5. Jh. n. Chr., als er in eine christliche Kirche und später unter osmanischer Herrschaft in eine Moschee umgewandelt wurde. 1687 erlitt er schwere Schäden durch eine Explosion einer venezianischen Bombe, und viele Skulpturen wurden von Lord Elgin geraubt und ins British Museum gebracht. Die ersten Restaurierungsversuche fanden Ende des 19. Jh. statt und wurden zwischen 1922 und 1933 in größerem Umfang fortgesetzt. Heute werden die Restaurierungs- und Konservierungsarbeiten im Rahmen des umfassenden Akropolis-Restaurierungsprogramms unter Aufsicht der Kommission zur Erhaltung der Denkmäler der Akropolis fortgesetzt.
