Le géographe Pausanias (1, 22, 4) évoque le sanctuaire sous le nom de « temple de Niké Aptère » (Niké sans ailes), mentionnant une tradition selon laquelle la déesse y était représentée sans ailes, afin qu’elle reste à jamais fidèle à la cité d’Athènes. Mais Athéna n’était pas la seule divinité honorée en ces lieux. Dès l’époque mycénienne, un petit sanctuaire à double absidiole existait sur le côté ouest de la tour. Avant même la période classique, la partie orientale abritait les cultes des Charites (Grâces) et d’Hécate Epipygridia. La construction du temple classique d’Athéna Niké s’inscrit dans le grand programme architectural lancé sur l’Acropole sous Périclès. Notre connaissance du chantier repose en grande partie sur des inscriptions officielles — notamment des décrets du peuple athénien — qui témoignent de l’organisation, du financement et de l’importance symbolique de cette entreprise. spécialement réaménagée à cette fin. Pour accueillir le nouvel édifice, la tour fut revêtue de murs en pierre calcaire soigneusement appareillés selon un système isodome. Cette structure conféra à l’ensemble une forme plus régulière, plus majestueuse, couronnée d’un couronnement architectural richement orné. Le temple, de dimensions modestes, est un exemple typique du style ionique. Il est amphiprostyle, c’est-à-dire doté de portiques uniquement sur ses deux façades étroites, chacun comportant quatre colonnes monolithiques. Il ne possède pas de pronaos (vestibule), mais un simple naos (cella), dont les parois latérales se terminent par des pilastres. Entre ceux-ci se dressent deux piliers, formant des ouvertures qui étaient fermées par des balustrades. Des grilles similaires étaient placées entre les pilastres d’angle et les colonnes, créant ainsi une illusion d’entrée en pronaos. Au-dessus de l’architrave court une frise continue, chef-d'œuvre du sculpteur Agoracritus. Trois de ses côtés illustrent des scènes de combats entre Grecs et Perses, ou entre hoplites grecs. Sur le côté est, les dieux de l’Olympe sont représentés observant les affrontements, ajoutant une dimension divine aux événements humains. Des frontons, seules quelques parties ont été conservées. Selon les spécialistes, le fronton occidental aurait illustré une Gigantomachie (combat des dieux contre les géants), tandis que le fronton oriental aurait représenté une Amazonomachie (combat contre les Amazones). L’autel du sanctuaire se situait à l’est, à l’extérieur du temple. En 409 av. J.-C., un élégant parapet en marbre, d’environ un mètre de haut, fut construit à la bordure de la tour afin de sécuriser les fidèles. Ce parapet se compose de plaques en relief, ornées de figures ailées de Niké. Celles-ci sont montrées en train de sacrifier, de mener des taureaux à l’autel ou de décorer des trophées, tandis qu’Athéna, assise, observe les scènes d’un regard serein. Aujourd’hui, plusieurs de ces plaques sculptées, ainsi que des fragments de la frise, peuvent être admirés au Musée de l’Acropole. D’autres pièces, malheureusement, se trouvent au British Museum. Le temple d’Athéna Niké se maintint presque intact durant de longs siècles. Au Ve siècle apr. J.-C., il fut transformé en église chrétienne, adaptation courante pour les anciens sanctuaires païens. Sous la domination ottomane, l’intérieur du monument servit de poudrière. En 1686, cependant, les Turcs, afin de résister aux forces vénitiennes de Morosini, démantelèrent entièrement le temple. Les blocs de marbre furent réemployés pour la construction d’un mur défensif à la façade des Propylées, sur lequel ils édifièrent une haute tour, le fameux « Koulas ». Après la fondation de l’État grec moderne, une première restauration du temple fut entreprise en 1835. De nouvelles campagnes de travaux eurent lieu peu avant la Seconde Guerre mondiale, entre 1935 et 1940. À partir de 1997, dans le cadre des projets menés par le Service de Restauration des Monuments de l’Acropole, de vastes travaux de consolidation et de réhabilitation furent entrepris. L’étude officielle de la restauration avait déjà été publiée en 1994, et en 1998, la frise du temple fut transférée au Musée de l’Acropole pour être mieux protégée.