En la época de Cimón (465 a.C.) ya se había emprendido la reconstrucción del gran templo de Atenea Pártenos, pero no se pudo más que levantar los cimientos y en algunas columnas los primeros tambores.

Muchos años después, los arquitectos Ictinos y Calícrates, por consejo de Fidias, que llevaba la dirección de todas las obras que se realizaban en la Acrópolis, comenzaron una nueva planificación del templo en el año 448 ó 447 a.C. cuyas obras se prolongaron hasta el 432 a.C., no pudiendo aprovechar de las primitivas construcciones más que los cimientos y el basamento primitivo.

El Partenón es el más perfecto templo griego, modelo de edificio religioso. La planta del Partenón se ajusta con escasas variaciones a la concepción primitiva de los templo griegos anteriores al siglo VI a.C., se mantiene la estructura rectangular dividida en tres espacios (pronaos, naos o cella y opistodomos) a los que se añade, y es uno de los aspectos de su originalidad, un nuevo recinto, el Partenón o Salas de las vestales formada por cuatro columnas jónicas.

Es un templo anfipróstilo y exástilo en ambos pórticos, el anterior o pronaos y el posterior o opistodomos, de estilo dórico, aunque éste se ha fundido con otros elementos jónicos especialmente visibles en el interior, en las columnas y friso de la cella, en la que dos filas de columnas superpuestas creaban una galería sobre las estrechas naves laterales para dar mayor anchura y altura a la nave central y resaltar la grandiosidad de la imagen de oro y marfil de Palas Atenea.

En lo que se refiere a la columnata de su peristilo, el templo es períptero y octástilo, tiene la clásica proporción de 8 columnas por frente y 17 en los laterales.

Respecto de las innovaciones introducidas en el Partenón con referencia a los templos anteriores presenta algunas novedades, además de la inclusión de la sala cuadrada donde estaban las doncellas vírgenes de la diosa, el Partenón que ha dado nombre a todo el edificio, hay que resaltar el hecho de que la cella esté dividida en tres naves separadas por una doble fila de columnas superpuestas en dos pisos, formando una galería circundante en cuyo centro se colocaba la gran imagen de oro y marfil (criselefantina) de la diosa Atenea Parthenos realizada por Fidias.

Los materiales utilizados, salvo la madera de las techumbres, fueron exclusivamente el mármol, procedente de las canteras del monte Pentélico, cuyos bloques, después de ser desbastados en la cantera, eran finamente tallados cuando ya estaban colocados en la obra hasta encajar perfectamente un sillar sobre otro sin utilización de mortero o argamasa de unión, sino mediante grapas de plomo fundido.

En su diseño los arquitectos debieron de realizar numerosos estudios y maquetas como se desprende del hecho de que cada elemento debió ser concebido individualmente en razón de las correcciones ópticas que eliminan las aberraciones que produce la perspectiva: todas las horizontales, desde el basamento hasta el entablamento, están combadas convexamente y todas las verticales ligeramente inclinadas hacia dentro; las columnas angulares tienen una sección elíptica según la diagonal del ángulo.

Tal efecto plástico se acentúa por la ligera aproximación que hay entre las columnas de las esquinas, disminuyendo los espacios intercolumnios desde el eje central del templa hacia los extremos, originándose así otra deformación forzosa en la relación de medidas entre los triglifos y las metopas resolviéndose acortando, casi imperceptiblemente, la anchura de las metopas externas.

Todo el Partenón está calculado con minuciosa perspicacia para producir en el espectador efecto de maravillosa perfección. Esta construcción es uno de los ejemplos mas claros del saber en geometría por parte de los matemáticos y arquitectos griegos.