Ce temple, situé sur le point culminant de la ville, s'élevait sur une large terrasse de rochers et des murs de défense, et était le bâtiment le plus ancien, le plus important, le plus grand et le plus magnifique de Priène. Il était orienté sur un axe est-ouest conformément au plan de la ville et fait face à l'est.

   On pense que la construction du Temple a commencé en même temps que la fondation de Priène (4e siècle avant notre ère). L'architecte du bâtiment était Pythius, qui a également construit le mausolée d'Halicarnasse, compté comme l'une des sept merveilles du monde. Le temple est accepté comme étant un exemple classique du style architectural anatolien ionien.
   L e bâtiment a été complètement détruit lors d'un tremblement de terre dans les temps anciens et les pièces ont été dispersées sur une grande surface. Il a également subi de grandes destructions lors d'un incendie ultérieur. Cependant, la construction du plan et la reconstitution du bâtiment ont été possibles grâce aux fragments trouvés dans les fouilles.    Le marbre local gris-bleu à grain grossier apporté de Mycale a été utilisé comme matériau de construction.
   Le temple, construit dans le style ionique, se compose d'un pronaos (un hall d'entrée), d'un naos (la chambre sacrée où était conservée la statue du culte) et d'un opisthodomus (un porche à l'arrière). Le pronaos est plus grand que dans les exemples précédents. Il n'y avait pas d'opisthodomus dans les temples précédents; on le voit pour la première fois ici. Pythius a pris cette caractéristique du style dorique et l'a appliquée à son plan, et a ainsi établi un modèle pour les temples ultérieurs. Le bâtiment, une combinaison des styles architecturaux ionique et dorique, apparaît comme un exemple architectural différent.

Le plan du Temple est périphérique, avec 6 colonnes sur les côtés courts et 11 sur les longs. Avec les 2 colonnes de chacun des pronaos et de l'opisthodomus, Il possèdait un total de 34 colonnes Le bâtiment repose sur une plate-forme à trois étages (crépis) de 37,17 m. de long et 19,53 m. large. Les diamètres inférieurs des colonnes sont un dixième de leurs 10,10 m. hauteur (une caractéristique du style ionique). Les colonnes dont les bases sont construites de type Ephèse, ont 24 flûtes dans leur fût. La hauteur des chapiteaux est de 0,48 m.
L (unité de mesure est le pied ionique (0,295 m.) La hauteur totale de la colonne et la hauteur de l'entablement sont de 50 pieds, correspondant à la moitié de la longueur de la cella. La cella, de 100 pieds, est donc un hekatompedon, et correspond étroitement à la longueur de la cella du Parthénon.
L' entablement reposant sur les chapiteaux se compose de l'architrave, composée de trois mains, et au-dessus, en ordre ascendant, d'une rangée d'œufs et de moulures, de denticules. une autre rangée de moulures egganddart. la corniche, et au sommet un cymatium décoré de motifs végétaux et de gargouilles à tête de lion. Ces pièces étaient polychromées dans des couleurs vives, le rouge et le bleu étant les plus utilisés.

L' artiste,a réalisé un batiment sobre avec aucune autre décoration. Il n'y a pas d'exemples sculpturaux à l'exception de la statue de culte. Seule une tête de femme, révélée lors des fouilles, peut avoir été l'une des statues votives exposées dans le pronaos. L orsque Alexandre le Grand est venu dans la région, il a fait un don en 334 avant notre ère pour l'achèvement du Temple. Ceci est également prouvé par une inscription sur une tablette appartenant au Temple, et maintenant au British Museum, qui dit: "Le roi Alexandre a dédié ce temple à Athéna Polias".

Toutefois, des éléments architecturaux trouvés à l'ouest ou à l'arrière du site du temple sont du IIe siècle Av JC ce qui prouve qu'en raison des raisons économiques , le bâtiment n'a pas pu être complété jusqu'à cette période.
Il fut seulement achevé par la donation faite en 158-157av JC par le prince Orophernes mentionnée dans l'histoire de la fondation de la ville. Ainsi l'autel et la nouvelle statue de culte ont également été érigés vers 158-156 Av JC comme le prouve les pièces d'argent trouvées sous la base de la statue.

La statue culte d'Athéna était la copie à 50 % de la statue d'Athéna Parthénos réalisée par le célèbre sculpteur Phidias pour le Parthénon. Elle apparait sur des monnaies datant de l'époque romaine.Athéna est debout casque sur la tête une peau de chèvre, une lance et un bouclier. Dans sa main droite, elle tient une Nike. Des fragments des ailes en bronze plaqué or de Nike et des fragments du pied et du bras gauche en marbre de la Déesse retrouvés indiquent que la statue mesurait 6,5 mètres de haut.
En 27 Av JC, le sanctuaire fut de nouveau dédié à Athéna Polias et Auguste, et continua comme centre de culte important tout au long de la période impériale. Sur les architraves du temple et de l'autel, il y a des inscriptions indiquant que le temple était dédié à l'empereur Auguste ainsi qu'à Athéna.
Le propylée, situé à l'est du bâtiment, aurait été construit sous le règne d'Auguste. Cette porte monumentale, dont les escaliers avant et une partie du mur sud sont encore debout, était reliée à la rue en face. Un escalier en six étapes qui pouvait être monté sur les trois côtés conduisait à un porche à quatre colonnes ioniques, et de là on pouvait atteindre par une seule porte, un grand espace à nouveau avec quatre colonnes. Selon les éléments trouvés, le bâtiment avait un fronton et un toit.

L'autel d'Athéna
L'autel, situé à l'est du Temple, a été, selon les découvertes découvertes, érigé au milieu du IIe siècle AV JC grace aux dons d''Orophernes. L'autel est considéré comme étant semblable auGrand Autel de Zeus à Pergame. Le bâtiment, en forme de fer à cheval, était entouré d'un portique à colonnes, entre lequel avait été placé des statues de femmes sur de hauts piédestaux. La partie du bâtiment où les offrandes ont été reçues était accéssible par un escalier.
Les reliefs décorant l'autel représentaient des scènes de la bataille des dieux et des géants. Sur un relief de l'autel,aujourd'hui conservé au musée d'archéologie d'Istanbul représentet les batailles des géants, l'influence de l'école de sculpture de Pergame est clairement visible.Mais contrairement au modèle de Pergame,les reliefs ne sont pas disposés en frise mais dans les métopes de la structure inférieure. Lors de la construction de l'autel, la zone entourant le temple a été restructurée et pavée de pierres.
Le stoa dorique
A cette époque, la stoa qui est un portique avec une colonnade de style dorique a été construiet au sommet du mur de terrasse de 7 mètres de haut situé au sud du Temple. Cette stoa de 78,40 mètres de long avait une rangée de 32 colonnes . Dans la stoa qui faisait face à la vallée de Maeander, les habitants de la ville déambulaient La façade arrière de la stoa faisait face au Temple, et bloquait donc la façade du Temple côté ville.