המקדש הוא פריפטרוס דורי כפול עם אלמנטים אדריכליים מקוריים. הוא כולל בעיקר את הנאוס, חדר אחורי במערב, פרונאוס משני הצדדים ופריסטיל עם 8 עמודים בצדדים הצרים ו־17 בצדדים הארוכים. קוטר העמודים היה זהה לזה של הפרתנון השני, כדי להשתמש במרבדים שכבר היו מוכנים. בפנים, טור עמודים דורי דו־גוני בצורת Π הוביל לפסל הזהב והחרסינה של אתנה פרטנוס, בעוד שבחדר האחורי המערבי היו ארבעה עמודים יוניים שהגנו על אוצר העיר. הגג בעל שתי שיפועים היה מכוסה רעפים ממרבד, והקדומים והפינות היו מעוטרים בפסלים ואקרותרות ממרבד.
הקדומים מציגים מיתוסים חשובים על אתנה: המזרחי – לידתה מראשו של זאוס, והמערבי – התחרות שלה עם פוסידון על משמרת אתונה. 92 המטופות מציגות קרבות מיתיים כמו גיגנטומכיה, מסע טרויאני, אמזונומכיה וקנטאורומכיה. הפריז עוטף את החלק העליון של הנאוס והפרונאוס ומציג את תהלוכת הפנאתניות, החג הגדול ביותר לכבוד אתנה.
הפרתנון שמר על צורתו עד המאה החמישית לספירה, אז הוסב לכנסייה נוצרית ולאחר מכן למסגד בתקופת השלטון העות'מאני. בשנת 1687 נגרם לו נזק כבד כתוצאה מפיצוץ פצצה ונציאנית, ורבים מהפסלים נבזזו על ידי הלורד אלגין והועברו למוזיאון הבריטי. ניסיונות השימור הראשונים נערכו בסוף המאה ה־19 וחודשו בקנה מידה גדול יותר בין השנים 1922–1933. כיום ממשיכים עבודות השיקום והשימור במסגרת התוכנית הרחבה לשיקום האקרופוליס, תחת פיקוח ועדת שימור המונומנטים של האקרופוליס.
