Budowa klasycznej świątyni Ateny Nike wpisuje się w wielki program budowlany realizowany na Akropolu za czasów Peryklesa. Ważne informacje o jej wznoszeniu dostarczają inskrypcje, przede wszystkim uchwały zgromadzenia obywateli ateńskich, które odnoszą się do tej budowy. Świątynia, którą widzimy dziś, została zbudowana na szczycie wieży, odpowiednio do tego celu przystosowanej. Stara mykeńska wieża została obłożona starannie wykonanymi piaskowcowymi ścianami, wzniesionymi w systemie izodomowym, które powiększyły i uporządkowały jej kształt, a także zakończyły się bogatą attyką. Świątynia jest mała, w stylu jońskim, amfiprostylos, z jednym rzędem czterech monolitycznych kolumn po każdej wąskiej stronie. Nie posiada pronaosu, lecz tylko małe cella, której boczne ściany przechodzą w pilastry, między którymi znajdują się dwie pilastry pośrednie. Przestrzenie między pilastrami a filarami były zamykane kratami, podobnie jak przestrzenie między pilastrami a narożnymi kolumnami, tworząc wrażenie małego pronaosu. Nad architrawem świątynia posiada fryz wykonany przez Agorakryta. Na trzech jej stronach ukazane są sceny bitew Greków z Persami oraz greckich hoplitów z innymi wojownikami, a na wschodniej stronie bogowie Olimpu obserwują te walki. Zachowało się niewiele fragmentów tympanonów. Przypuszcza się, że na zachodnim przedstawiona była Gigantomachia, a na wschodnim Amazonomachia. Ołtarz znajdował się na wschód, poza świątynią. W 409 roku p.n.e. na krawędzi wieży zbudowano marmurowy parkan o wysokości około 1 metra, aby chronić pielgrzymów. Parkan składa się z płaskorzeźbionych płyt, na których przedstawiono skrzydlate Nike składające ofiary lub prowadzące byki do ofiary oraz zdobiące trofea, a także boginię Atenę siedzącą i obserwującą te sceny. Wiele płyt z parkanu oraz fragmenty fryzu można podziwiać w Muzeum Akropolu, podczas gdy inne fragmenty fryzu znajdują się w British Museum. Świątynia przetrwała przez wiele wieków, a w V wieku n.e. została przekształcona w kościół. W czasach tureckich jej wnętrze było wykorzystywane jako skład prochu, jednak w 1686 roku Turcy, aby stawić czoła Wenecjanom pod dowództwem Moroziniego, rozebrali świątynię, by użyć materiałów budowlanych do wzniesienia murów obronnych przy wejściu do Propylejów, gdzie zbudowali także wysoką wieżę zwaną Koulą. Pierwsza restauracja świątyni miała miejsce po powstaniu państwa greckiego, w 1835 roku, a kolejne prace konserwatorskie przeprowadzono w latach 1935–1940, tuż przed II wojną światową. Od 1997 roku, w ramach działań realizowanych przez Służbę Konserwacji Zabytków Akropolu, rozpoczęto prace nad rekonstrukcją i konserwacją tego zabytku. W 1994 roku opublikowano projekt rekonstrukcji świątyni, a w 1998 roku przeniesiono fryz do Muzeum Akropolu. Od 2000 roku prace rekonstrukcyjne prowadzone są przez Służbę Konserwacji Zabytków Akropolu we współpracy z Pierwszym Urzędem Przedhistorycznych i Klasycznych Zabytków, pod nadzorem Komitetu ds. Konserwacji Zabytków Akropolu.