L’edificio è stato realizzato principalmente in marmo pentelico e si suddivide in tre parti. La sezione centrale rettangolare costituisce il propileo principale. Sulle facciate est e ovest si trovano due portici esastili in stile dorico, tra i quali si inserisce un muro trasversale con cinque porte. Il passaggio verso l’Acropoli avveniva attraverso la porta centrale, affiancata, tra il portico occidentale e il muro trasversale, da tre colonne ioniche per lato. L’edificio centrale seguiva la pendenza del terreno, con il portico orientale situato più in alto rispetto a quello occidentale, così come il tetto a frontone, mentre le due ali laterali erano più basse. Il problema della pendenza veniva risolto anche all’interno, tramite gradini presenti sulla facciata e sul muro trasversale. L’ala nord dei Propilei consiste in una stanza, nota grazie alla descrizione del viaggiatore Pausania come Pinacoteca (1.22.6), poiché la sala era decorata con dipinti, tra cui opere dei pittori Polignoto e Aglaofonte. Davanti a essa si trova un piccolo portico dorico con tre colonne, e l’ingresso avveniva tramite una porta affiancata da due finestre. Secondo alcuni studiosi, questa sala fungeva da luogo di riposo o di ristoro per i visitatori dell’Acropoli, e al suo interno si ipotizza vi fossero letti. L’ala sud dei Propilei sembra inizialmente progettata in modo simile a quella nord, ma la presenza del preesistente santuario di Nike costrinse l’architetto a modificare il progetto originale. Per questo motivo fu costruito solo un portico, corrispondente a quello nord, composto da tre colonne. Dal lato ovest si poteva accedere al tempio di Atena Nike. Il progetto originale prevedeva anche la costruzione di stanze laterali sul lato est, ma queste non furono mai realizzate. La struttura dei Propilei rimase sostanzialmente invariata fino al periodo paleocristiano (IV-VII secolo d.C.), quando l’ala sud fu trasformata in chiesa, mentre nel X secolo anche la parte centrale funzionò come chiesa dedicata agli Arcangeli. Durante la dominazione franca (XIII-XIV secolo), i Propilei divennero la residenza del governatore franco, e nello stesso periodo, per rafforzare le fortificazioni dell’Acropoli, nella ala destra dell’edificio fu costruita una torre, nota come Koulas, oggi non più esistente. Nel periodo ottomano (1458-1830) i Propilei ospitarono la sede del comandante turco. L’edificio centrale fu utilizzato come polveriera, uso che causò la prima grande distruzione del monumento, esploso nel 1640. Dopo la liberazione dal dominio ottomano furono demolite le aggiunte medievali e turche, e furono effettuati scavi nell’area dei Propilei. Tra il 1909 e il 1917 l’ingegnere Nikolaos Balanos effettuò lavori di restauro. Il moderno intervento di restauro dei Propilei iniziò nel 1982, nell’ambito di un più ampio programma di recupero dell’Acropoli avviato nel 1975 dall’Ufficio per il Restauro dei Monumenti dell’Acropoli, in collaborazione con la Prima Soprintendenza per i Beni Preistorici e Classici, sotto la supervisione della Commissione per la Conservazione dei Monumenti dell’Acropoli.