Het bouwwerk is opgetrokken uit Pentelisch marmer, terwijl voor de fries grijze Eleusische steen werd gebruikt en voor de fundamenten Piraeus-vuursteen. Aan de voorzijde van het oostelijke deel rijst een zeshoekige Ionische zuilengalerij op, waar ook de ingang was, met twee ramen aan weerszijden. Binnenin deze tempel werd het xoanon, het houten beeld van Athena, bewaard, gemaakt van olijfhout, dat tijdens het Panathenaeënfeest door de Arrephoroi met een sluier werd bekleed. In het westelijke deel, dat op een lager niveau ligt, was de ingang via een propylaeum in U-vorm aan de noordzijde, met vier Ionische zuilen aan de voorzijde en één aan elke kant. Op de bestrating van de zuilengalerij die het propylaeum vormt, bevinden zich volgens de overlevering de sporen van de drietand waarmee Poseidon de aarde sloeg en de bron met zout water deed ontspringen. De vloer van de tempel was van marmer en eronder bevond zich, eveneens volgens de traditie, de 'Erechtheïsche zee', waar het water van Poseidons zoutwaterbron in uitmondde. Een kleine deur in de westelijke muur van de tempel leidde naar het heiligdom van Pandrosos, ten westen van het Erechtheion. De westelijke buitenzijde had vier Ionische zuilen op een hoog basement, verbonden door een lage muur en balustrades. Een andere deur in de zuidelijke muur van deze tempel leidde via een trap naar de pronaos van de Kariatiden. Dit is een kleine U-vormige zuilengalerij, waarbij de zuilen werden vervangen door zes beelden van jonge vrouwen, die met hun hoofd het dak ondersteunen. Deze beelden werden later Kariatiden genoemd, omdat ze werden geassocieerd met de meisjes uit Karyai in Lakonië, die een dans uitvoerden ter ere van godin Artemis. Ze zijn gemaakt door beeldhouwer Alkamenes of, volgens anderen, door beeldhouwer Kallimachos. Vijf van de Kariatiden bevinden zich tegenwoordig in het Akropolismuseum en de zesde in het British Museum, terwijl er op hun plaats kopieën van gegoten materiaal zijn geplaatst. Het hele bouwwerk werd versierd met een fries waarop waarschijnlijk scènes stonden afgebeeld die te maken hadden met de mythische koningen van Athene. In de 1e eeuw v.Chr. werd het monument verwoest door brand tijdens barbaarse invallen en onderging het kleine reparaties en aanpassingen. In de vroege christelijke tijd werd het omgevormd tot een kerk gewijd aan de Moeder Gods. Tijdens de Frankische overheersing (1204-1456) werd het gebruikt als paleis en in de Turkse tijd (1456-1833) huisvestte het het harem van de Turkse commandant. Begin 19e eeuw werden een van de Kariatiden en een zuil meegenomen tijdens de roof van de marmeren beelden van het Parthenon door Lord Elgin. Kort daarna, in 1827, tijdens de Griekse Onafhankelijkheidsoorlog, werd het gebouw opgeblazen door een Turkse granaat. Direct na de bevrijding werden pogingen ondernomen om het monument te herstellen. Het Erechtheion was het eerste monument van de Akropolis waarvan de restauratie werd voltooid in de jaren 1979-1987, als onderdeel van de restauratiewerkzaamheden op de Akropolis. Deze restauratie werd bekroond met een Europa Nostra-prijs.