Парфенон занимал самую высокую часть холма, это центральное сооружение ансамбля. При восприятии Акрополя на дальнем расстоянии, силуэт храма венчал собой весь комплекс. Так как он был придвинут к южной границе Акрополя, то с этой стороны, от подножья скалы, он воспринимался особенно выгодно: мраморная колоннада, казалось, вырастала из блоков подпорной стены.
Парфенон от Пропилеи виден был в три четверти, что позволяло создать полное впечатление о его объемной форме. Трехчетвертные точки зрения греки предпочитали всем другим. Доступ в храм был с восточной стороны; чтобы войти в него, следовало пройти вдоль всего сооружения снаружи с северной стороны. Во время этого обхода возникало полное представление о достоинствах его «внешней» архитектуры, и только после этого походившие допускались архитектором внутрь храма. Здесь опять претворен принцип постепенного, «динамического» восприятия архитектуры.
В Парфеноне — большом восьмиколонном периптере (8x17 колонн высота их — 10,5 м) — сохранены все признаки дорической архитектуры.
Храм исключительно монументален, горделиво величав и красив сурово- мужественной красотой. Но вместе с тем он несколько отличается от храма Зевса в Олимпии: в нем нет подчеркнутой массивности, напротив, появляется больше изящества, что достигнуто прежде всего использование приемов ионического ордера в архитектуре сооружения. Высота колон была увеличена до 0,48 нижнего диаметра, вместо чего в храме в Олимпии, применен мотив зофорного — Панафинейского фриза, опоясывающего всю целлу с внешней ее стороны, и, наконец, установлены ионические колонны в интерьере храма, во втором помещении целлы.
Созданию впечатления гармонии и величавой красоты способствует активное применение скульптуры и снаружи, и внутри храма. Парфенон является одним из ярчайших образцов в мировой архитектуре подлинного и глубокого синтеза искусств. На метопах антаблемента развернута серия сцен мифологического содержания — битва лапнфов и кентавров. Но главную роль в скульптурном убранстве экстерьера храма играли ронтонные композиции, посвященные рождению Афины из головы Зевса (восточный фронтон) и спору между Афиной и Посейдоном за преобладание в Аттике (западный фронтон). Фронтоны Парфенона, совершенные по мастерству композиции и пластической выразительности, как и вся скульптура храма, изваянная под наблюдением Фидия и при его непосредственном участии, могут служить изумительными образцами подлинного античного реализма.
Проходящий по стене Панафинейский фриз (общая протяженность 160 м) изображает торжественное шествие афинян, поднимающихся на Акрополь в день Великих Панафиней для возложения шитой золотом мантии — покрывала на статую Афины, стоящую в целле храма. В шествии участвуют почетные граждане города, старики, женщины; в процессии мы видим коней, которых ведут под уздцы воины. В изображениях много от живого наблюдения, замечательной меткости в рисунке. Прекрасно переданы движение, живая пластика человеческих тел, мастерски «вылеплены» складки одежды.
Внутри храма, заполняя собой глубину целлы, находилась хрисоэлефантинная статуя Афины Парфенос (Афины Девы), выполненная Фидием и сходная в пластическом отношении с другой его храмовой скульптурой Зевса в храме Олимпии.
Интерьер Парфенона определяется двумя основными помещениями, не считая нронаоса и опистодома — собственно целлой и расположенным за ней залом, где складывались дары Афине. Целла (наос) решена в виде своеобразного перистильного двора: две боковые колоннады заходят за скульптуру Афины и там соединяются. Таким образом, портики здесь расположены с трех сторон, сверху же вливается поток света, проникающий через гипетральное отверстие в потолке.