המסייר פאוסאניאס (1, 22, 4) מזכיר את המקדש כמקדש אתנה ניקי ללא כנפיים, ומספר את המסורת לפיה האלוהית הוצגה בפסל הפולחני שלה ללא כנפיים כדי שתישאר תמיד באתונה. בנוסף לפולחן אתנה, במקום התקיימו פולחנים קדומים נוספים. כבר בתקופת מיקנה, בצד המערבי של המגדל היה מקדש קטן בצורת חלל כפול, ולפני התקופה הקלאסית בצדו המזרחי היו המקדשים של חרטס ואקטי אפיפירגידיה. בניית המקדש הקלאסי של אתנה ניקי היא חלק מתכנית בנייה גדולה שבוצעה באקרופוליס בתקופת פריקלס. מידע חשוב על בנייתו ניתן לנו מטקסטים כתובים, בעיקר החלטות מועצת אתונה המתייחסות לפרויקט זה. שנבנו בשיטת איסודומיה, שהעניקו לו צורה גדולה וסדירה יותר וסיימו בכותרת עשירה. המקדש קטן, בסגנון יוני, אמפיפרוסטילוס, עם שורה של ארבעה עמודים מונוליתיים בכל צד צר. אין לו פרונוס, אלא רק סיקוס קטן, שקירותיו הצדדיים מסתיימים בפרסטאדות, שביניהן שני פסים. הרווחים בין הפרסטאדות לפסים נסגרו בסורגים, כמו גם הרווחים בין הפרסטאדות לעמודי הפינה, ונתנו רושם של פרונוס קטן. מעל לאפיסטיליום המקדש יש זואפורוס (פסל רצועתי), שנעשה על ידי האגורקריטוס. בשלוש פאותיו מתוארות סצנות של קרבות בין היוונים לפרסים וקרבות בין חיל הרגלים היווני לחיילים אחרים, ובצד המזרחי מוצגים האלים של האולימפוס צופים בקרבות אלו. נשמרים מעט חלקים מהאטיקות. סבורים שבצד המערבי היה מתואר הקרב נגד הענקים (גיגנטומכיה) ובצד המזרחי קרב האמאזונות (אמאזונומכיה). המזבח עמד במזרח, מחוץ למקדש. בשנת 409 לפנה"ס, בקצה המגדל נבנה שריון שיש בגובה כ-1 מטר להגנת המבקרים. השריון מורכב מפאנלים מעוטרים, המציגים ניצחונות מעופפים המקריבים או מובילים שוורים לקרבן או מקשטים טרופות, וכן את האלה אתנה יושבת וצופה בסצנות אלו. כמה המקדש שאנו רואים היום נבנה על גג המגדל, שעוצב במיוחד למטרה זו. מגדל מיקני עתיק כוסה בקירות אבן פורולית מלוטשים, מפאנלי השריון וחלקים מהזואפורוס מוצגים למבקרים במוזיאון האקרופוליס, בעוד חלקים נוספים נמצאים במוזיאון הבריטי. המקדש נשמר במשך מאות שנים, ובמאות החמישית לספירה הוסב לכנסייה. בתקופת השלטון העות'מאני שימש הפנים של המבנה כמחסן תחמושת, אך בשנת 1686, העות'מאנים, כדי להתמודד עם הוונציאנים של מורוזיני, הרסו אותו במטרה להשתמש בחומרי הבנייה שלו לבניית חומת ההגנה בחזית הפרופילים, שם גם בנו מגדל גבוה שנקרא קולה. השיקום הראשון של המקדש נעשה לאחר הקמת המדינה היוונית, בשנת 1835, ועבודות שיקום נוספות בוצעו לפני מלחמת העולם השנייה, בין השנים 1935-1940. משנת 1997, במסגרת העבודות שמבצעת רשות שיקום אתרי האקרופוליס, החלו עבודות שיקום ותחזוקה של האתר.