Byggnaden är huvudsakligen uppförd i pentelisk marmor och är indelad i tre delar. Den centrala rektangulära delen är själva propyleen. På dess östra och västra sida finns två sexkolonniga doriska pelargångar, mellan vilka en tvärvägg med fem portar är placerad. Passagen till Akropolis skedde genom den centrala porten, som flankeras, mellan den västra pelargången och tvärväggen, av tre joniska kolonner på varje sida. Den centrala byggnaden följer markens lutning, och den östra pelargången är högre än den västra, liksom frontonets tak, medan de två sidobyggnaderna är lägre. Markens lutning hanterades även inomhus genom trappsteg som finns vid fasaden och tvärväggen.
Den norra flygeln av Propyleerna består av ett rum som är känt från resenären Pausanias beskrivning som en bildgalleri (Pinakothek, 1.22.6), eftersom salen var dekorerad med målningar, bland annat av konstnärerna Polygnotos och Aglaophon. Framför detta rum finns en liten dorisk pelargång med tre kolonner, och ingången skedde genom en dörr som flankeras av två fönster. Enligt vissa forskare användes denna sal som en viloplats eller matsal för besökare till Akropolis, och det antas att det fanns sängar inuti.
Den södra flygeln verkar ursprungligen ha planerats likadan som den norra, men närvaron av det äldre Nike-helgedomen tvingade arkitekten att ändra planen. Därför byggdes endast en pelargång med tre kolonner, motsvarande den norra. Från dess västra sida var det möjligt att nå templet Athena Nike. Den ursprungliga planen för byggnaden föreskrev även sidorum på den östra sidan, men dessa byggdes aldrig.
Propyleernas form förblev densamma fram till den paleokristna perioden (4:e–7:e århundradet e.Kr.), då den södra flygeln omvandlades till en kyrka, och på 10:e århundradet användes även den centrala delen som kyrka tillägnad ärkeänglarna. Under frankarnas tid (13:e–14:e århundradet) fungerade Propyleerna som residens för den frankiske härskaren, och samtidigt byggdes ett torn, känt som "Koulas", på byggnadens högra flygel för att stärka Akropolis befästning — tornet finns inte kvar idag. Under den osmanska perioden (1458–1830) blev Propyleerna befälhavarbostad för den turkiske guvernören. Den centrala byggnaden användes som krutmagasin, vilket ledde till den första stora skadan på monumentet, som sprängdes i en explosion år 1640.
Efter befrielsen från osmanerna revs medeltida och turkiska tillbyggnader ned och utgrävningar gjordes i området kring Propyleerna. Restaureringsarbeten utfördes mellan 1909 och 1917 av ingenjören Nikolaos Balanos. Det moderna restaureringsarbetet av Propyleerna påbörjades 1982 som en del av det större restaureringsprogrammet för Akropolis, som sedan 1975 drivs av Akropolis Monuments Restoration Service i samarbete med Första avdelningen för förhistoriska och klassiska fornminnen under överinseende av Akropolis monumentbevarande kommitté.
