L’édifice fut construit en marbre pentélique, tandis que la frise fut sculptée dans une pierre grisâtre provenant d’Éleusis, et les fondations réalisées en poros du Pirée. La façade orientale présente un élégant portique ionique à six colonnes — c’est par là que l’on entrait dans la partie est du sanctuaire, flanquée de deux fenêtres latérales. À l’intérieur, on conservait le xoanon, la statue archaïque d’Athéna sculptée dans du bois d’olivier, que les Arrhéphores revêtaient du péplos sacré lors de la fête des Panathénées. La section occidentale, située à un niveau plus bas, était accessible par un propylée en forme de Π sur la face nord. Celui-ci comprenait quatre colonnes ioniques en façade et une sur chaque côté. D’après la tradition, le dallage de cette stoa portait les marques de la trident que Poséidon aurait planté dans le sol pour faire jaillir une source d’eau salée. Le sol du temple était en marbre, et en dessous se trouvait, selon le mythe, la « mer d’Érechthée », bassin souterrain recevant l’eau de cette source marine. Une petite porte percée dans le mur ouest menait au sanctuaire de Pandrose, situé à l’arrière de l’Érechthéion. La façade ouest extérieure était décorée de quatre colonnes ioniques élevées sur un haut stylobate, reliées entre elles par un muret et une balustrade. Une autre porte, au sud cette fois, ouvrait sur un escalier menant à la célèbre tribune des Caryatides : un petit portique en Π dont les colonnes sont remplacées par six statues de jeunes filles soutenant le toit de leur tête. Ces figures, connues sous le nom de Caryatides (nom attribué plus tard), seraient inspirées des jeunes femmes de Karyai, en Laconie, qui dansaient en l’honneur d’Artémis. Elles auraient été sculptées par Alkamenès, ou peut-être par Callimaque selon d’autres sources. Aujourd’hui, cinq des Caryatides originales sont exposées au Musée de l’Acropole, tandis que la sixième est conservée au British Museum. Des copies fidèles, réalisées en moulage, occupent leur place sur le monument. Une frise richement décorée faisait le tour de l’ensemble, probablement ornée de scènes représentant les rois mythiques d’Athènes. Au Ier siècle av. J.-C., le monument fut incendié lors d’invasions barbares et ne subit par la suite que des réparations et modifications mineures. À l’époque paléochrétienne, il fut transformé en église dédiée à la Mère de Dieu. Sous la domination franque (1204–1456), l’édifice servit de palais, tandis qu’à l’époque ottomane (1456–1833), il abrita le harem du commandant turc de l’Acropole. Au début du XIXe siècle, l’une des Caryatides et une colonne furent enlevées par Lord Elgin, dans le cadre du pillage des marbres du Parthénon. Peu après, en 1827, au cours de la guerre d’indépendance grecque, le bâtiment fut en partie détruit par un obus ottoman. Des efforts de restauration furent entrepris peu après la libération de la Grèce. L’Érechthéion fut d’ailleurs le premier monument de l’Acropole à être entièrement restauré, dans le cadre du vaste programme de conservation mené entre 1979 et 1987. Cette intervention exemplaire fut récompensée par le prestigieux prix Europa Nostra.