Templet är en dubbel dorisk peripteros med originella arkitektoniska inslag. Det består huvudsakligen av naos, ett bakre rum i väster, pronaos på båda sidor och ett peristyl med 8 kolonner på de smala sidorna och 17 på de långa. Kolonnernas diameter var samma som Parthenon II, vilket gjorde det möjligt att återanvända redan förberett marmor. Inuti leder en tvåfärgad dorisk kolonnrad i form av ett Π till den chryselefantinska statyn av Athena Parthenos, medan fyra joniska kolonner i det västra bakre rummet skyddade stadens skatt. Taket var täckt med marmortakpannor och frontoner samt hörn dekorerades med skulpturer och marmore akroter. Frontonerna visar viktiga myter om Athena: den östra visar hennes födelse ur Zeus huvud, den västra hennes kamp med Poseidon om Aten som skyddad stad. De 92 metoperna visar mytologiska slag, såsom gigantomachin, det trojanska kriget, amazonomachin och kentauromachin. Frisen löpte runt den övre delen av naos och pronaos och skildrade Panathenäernas procession, den största festivalen till Athena ära. Parthenon behöll denna form fram till 400-talet e.Kr., då det omvandlades till en kristen kyrka och senare, under osmanskt styre, till en moské. 1687 skadades templet allvarligt vid en explosion av en venetiansk bomb, och många skulpturer plundrades av Lord Elgin och fördes till British Museum. De första restaureringsförsöken gjordes i slutet av 1800-talet och genomfördes i större skala mellan 1922 och 1933. Idag fortsätter restaurerings- och bevarandearbeten som en del av det omfattande Akropolprogrammet under överinseende av Kommissionen för bevarande av Akropolis monument.