Η διάμετρός τους ήταν ίδια με αυτή των κιόνων του Παρθενώνα ΙΙ, ώστε να αξιοποιηθούν τα μάρμαρα που είχαν ετοιμασθεί για εκείνους. Για την κατασκευή του ναού χρειάσθηκε να διαπλατυνθεί η στενή πλευρά του, αλλά χωρίς να απαιτηθούν μεγαλύτεροι κίονες. Το εσωτερικό του εκφράζει μία πρωτοποριακή αντίληψη, που συνδυάζει παλαιότερα και νέα στοιχεία: στο σηκό, όπου έμπαινε κανείς από τα ανατολικά, υπήρχε δίτονη δωρική κιονοστοιχία σε σχήμα Π και στο βάθος του ήταν τοποθετημένο το χρυσελεφάντινο άγαλμα της Αθηνάς Παρθένου, που παριστανόταν πάνοπλη, φέρνοντας με το δεξί της χέρι τη Νίκη στους Αθηναίους. Στο δυτικό διαμέρισμα, όπου φυλασσόταν ο θησαυρός της πόλης, τοποθετήθηκαν τέσσερις ιωνικοί κίονες. Η στέγη του ναού ήταν δίρριχτη, καλυμμένη με μαρμάρινα κεραμίδια. Στις άκρες των μακρών πλευρών της υπήρχαν μαρμάρινα ακροκέραμα σε σχήμα ανθεμίου και στις τέσσερις γωνίες μαρμάρινες ψευδοϋδρορρόες σε σχήμα λεοντοκεφαλών. Στις γωνίες των αετωμάτων είχαν τοποθετηθεί αγάλματα ως ακρωτήρια και στην κορυφή τους περίτεχνα μαρμάρινα ανθέμια μεγάλου μεγέθους. Τα αετώματα του ναού κοσμούνται με γλυπτές συνθέσεις εμπνευσμένες από τη ζωή της θεάς Αθηνάς. Στο ανατολικό εικονίζεται η γέννηση της θεάς από το κεφάλι του πατέρα της Δία με την παρουσία όλων των θεών του Ολύμπου και στο δυτικό η διαμάχη της Αθηνάς και του Ποσειδώνα για την κηδεμονία της πόλης των Αθηνών, με την παρουσία θεών, μυθικών βασιλέων και ηρώων της Αττικής. Οι 92 μετόπες, που εναλλάσσονται με τα τρίγλυφα, είναι τοποθετημένες πάνω από το επιστύλιο της εξωτερικής κιονοστοιχίας του ναού και κάτω από το γείσο. Είναι διακοσμημένες με ανάγλυφες παραστάσεις, τα παλαιότερα από τα αρχιτεκτονικά γλυπτά του Παρθενώνα. Τα θέματα που απεικονίζουν προέρχονται από την ελληνική μυθολογία και αναπαριστούν μυθικές μάχες: στην ανατολική πλευρά παριστάνεται η Γιγαντομαχία, στη βόρεια ο Τρωικός πόλεμος, στη δυτική η Αμαζονομαχία και στη νότια η Κενταυρομαχία. Η ζωφόρος, ένα ακόμη ιωνικό στοιχείο που συνδυάζεται με το δωρικό ρυθμό, περιέτρεχε το επάνω μέρος του σηκού και των προστάσεων του ναού και το θέμα της διακόσμησής της ήταν η μεγαλοπρεπής πομπή των Παναθηναίων, της σημαντικότερης γιορτής των Αθηναίων προς τιμήν της θεάς Αθηνάς. Ο Παρθενώνας διατήρησε αυτή τη μορφή μέχρι τον 5ο αι. μ.Χ., οπότε μετατράπηκε σε ναό αφιερωμένο αρχικά στην Αγία Σοφία και αργότερα στην Παναγία, ενώ στα χρόνια της Τουρκοκρατίας έγινε τζαμί. Το 1687, κατά την πολιορκία της Ακρόπολης από τον Μοροζίνι, ο Παρθενώνας ανατινάχθηκε από μία βόμβα των Ενετών και μεγάλο μέρος του κατέρρευσε, ενώ σοβαρές ζημιές υπέστη και στις αρχές του 19ου αιώνα, με τη διαρπαγή και λεηλασία του γλυπτού διάκοσμου του από το λόρδο Έλγιν, που είχε ως αποτέλεσμα μεγάλο μέρος των γλυπτών να βρίσκεται σήμερα στο Βρετανικό Μουσείο. Οι πρώτες προσπάθειες για τη συντήρηση και αναστήλωση του Παρθενώνα σημειώθηκαν ήδη από το 1896-1900 και το 1922-1933 πραγματοποιήθηκε το δεύτερο πρόγραμμα αναστήλωσής του. Σήμερα βρίσκονται σε εξέλιξη έργα συντήρησης και αποκατάστασης του μνημείου, στο πλαίσιο του ευρύτερου αναστηλωτικού προγράμματος που πραγματοποιείται στην Ακρόπολη από το 1975 από την Υπηρεσία Αναστήλωσης Μνημείων Ακροπόλεως σε συνεργασία με την Α΄ Εφορεία Προϊστορικών και Κλασικών Αρχαιοτήτων, υπό την επίβλεψη της Επιτροπής Συντήρησης Μνημείων Ακροπόλεως.