Het gebouw is voornamelijk opgebouwd uit Pentelisch marmer en is verdeeld in drie delen. Het rechthoekige middengedeelte vormt de eigenlijke Propylaea. Aan de oostelijke en westelijke zijde bevinden zich twee zeszuilige portieken in Dorische stijl, tussen welke een dwarsmuur met vijf deuren is geplaatst. De doorgang naar de Akropolis verliep via de centrale deur, die, tussen het westelijke portiek en de dwarsmuur, geflankeerd werd door drie Ionische zuilen aan elke kant. Het centrale gebouw volgde de helling van het terrein, waardoor het oostelijke portiek hoger lag dan het westelijke, net als het fronton van het dak, terwijl de twee zijgebouwen lager waren. Het probleem van de helling werd ook binnen het gebouw opgelost door trappen die zich bevonden aan de voorzijde en in de dwarsmuur.
De noordelijke vleugel van de Propylaea bestaat uit één kamer, bekend uit de beschrijving van de reiziger Pausanias als de Pinakotheek (1.22.6), omdat de zaal was versierd met schilderijen, waaronder werken van de schilders Polygnotos en Aglaophon. Voor deze kamer bevindt zich een kleine Dorische portiek met drie zuilen, en de toegang verliep via een deur die werd geflankeerd door twee ramen. Volgens sommige onderzoekers diende deze ruimte als rust- of eetplaats voor bezoekers van de Akropolis en wordt aangenomen dat er binnenin bedden stonden.
De zuidelijke vleugel van de Propylaea lijkt aanvankelijk hetzelfde ontworpen te zijn als de noordelijke, maar de aanwezigheid van het oudere Heiligdom van Nike dwong de architect het oorspronkelijke plan niet volledig uit te voeren. Daarom werd slechts één portiek gebouwd, overeenkomstig met de noordelijke, bestaande uit drie zuilen. Vanaf de westzijde was de toegang tot de tempel van Athena Nike mogelijk. Het oorspronkelijke ontwerp van het gebouw voorzag ook in de bouw van zijkamers aan de oostzijde, maar deze werden nooit gerealiseerd.
De vorm van de Propylaea bleef hetzelfde tot de vroegchristelijke periode (4e–7e eeuw na Christus), toen de zuidelijke vleugel werd omgevormd tot kerk, en in de 10e eeuw werd ook het centrale deel gebruikt als kerk gewijd aan de aartsengelen. Tijdens de Frankische overheersing (13e–14e eeuw) dienden de Propylaea als verblijf van de Frankische heerser, en in diezelfde tijd werd ter versterking van de verdediging van de Akropolis in de rechtervleugel van het gebouw de toren gebouwd, bekend als Koulas, die tegenwoordig niet meer bestaat.
Tijdens de Turkse bezetting (1458–1830) werden de Propylaea het hoofdkwartier van de Turkse commandant. Het centrale gebouw werd gebruikt als buskruitopslag, wat leidde tot de eerste grote vernieling van het monument toen het in 1640 explodeerde. Na de bevrijding van de Turken werden de middeleeuwse en Turkse toevoegingen afgebroken en werden opgravingen uitgevoerd in het gebied van de Propylaea. Restauratiewerkzaamheden aan het monument vonden plaats tussen 1909 en 1917 onder leiding van ingenieur Nikolaos Balanos. Het moderne restauratieproject van de Propylaea begon in 1982, als onderdeel van het bredere restauratieprogramma van de Akropolis dat sinds 1975 wordt uitgevoerd door de Dienst voor de Restauratie van Monumenten op de Akropolis, in samenwerking met het Eerste Departement voor Prehistorische en Klassieke Oudheden, onder toezicht van de Commissie voor het Onderhoud van Monumenten op de Akropolis.
