Đền Parthenon được xây dựng theo đề xuất của Pericles, chính trị gia lãnh đạo Athen trong thế kỉ thứ 5 TCN. Đền được xây dựng dưới sự giám sát chung của nhà điêu khắc Phidias, người cũng đóng vai trò chính trong việc điêu khắc trang trí đền. Các kiến trúc sư là Iktinos và Kallikrates. Việc xây dựng bắt đầu vào năm 447 TCN, và công trình gần như được hoàn thành vào năm 438 TCN, nhưng việc trang trí trong đền tiếp tục cho đến ít nhất là năm 433 TCN. Một số ghi chép về tài chính của đền Parthenon vẫn còn sót lại cho thấy chi phí đắt nhất là việc chuyên chở đá từ núi Pentelicus, cách Athena khoảng 16 km, đến Acropolis. Số tiền này một phần lấy ra từ ngân khố của liên minh Delian, đã được mang từ nhà thờ Panhellenic ở vùng Delos đến Acropolis vào năm 454 TCN.

Mặc dù đền Hephaestus gần đó là công trình còn sót lại hầu như nguyên vẹn nhất của loại đền thờ xây dựng có trang trí thức cột Doric, đền Parthenon, trong thời gian tồn tại, vẫn được xem như là đền thờ đẹp nhất. John Julius Cooper đã viết về đền thờ rằng, "có danh tiếng là đền thờ kiểu thức cột Doric hoàn hảo nhất đã từng được xây dựng. Ngay cả trong thời cổ đại, kiến trúc tinh vi của nó đã trở thành truyền thuyết, đặc biệt là sự liên hệ tinh tế giữa độ cong của bệ đỡ hàng cột, các đường trau chuốt của các bức tường các phòng trong công trình và các đường gờ của các cột." Các đường gờ này hơi cong lên phía trên một chút theo chiều cao của cột để làm bù trừ các hiệu ứng quang học khi nhìn lên phía trên đền. Hiệu ứng của những đường cong tinh tế này làm đền thờ có vẻ cân đối hơn là cách nhìn thật về nó.

Đo ở bậc cao nhất, kích cỡ của nền đền Parthenon là 69,5 m × 30,9 m (228,0 × 101,4 ft). Căn phòng bên trong dài 29,8 m và rộng 19,2 m (97,8 × 63,0 ft), với dãy cột kiểu Doric bên trong theo hai tầng, cấu trúc cần để chống đỡ mái đền. Ở bên ngoài, các cột Doric có đường kính 1,9 m (6,2 ft) và cao 10,4 m (34,1 ft). Các cột ở góc có đường kính hơi lớn hơn một chút. Bệ đỡ hàng cột có độ cong lên phía trên về phía trung tâm 60 mm (2,36 inch) về đầu phía Đông và phía Tây, và 110 mm (4,33 inch) ở hai bên. Một số kích thước đã tạo thành hình chữ nhật vàng diễn tả tỉ lệ vàng, được đề xuất bởi Pythagoras vào thế kỉ trước đó.

Mái của công trình được lợp bằng những tấm đá cẩm thạch được biết đến như là imbrex và tegula.