Exteriormente, el Partenón es de orden dórico. Cuando se construyó, el estilo tradicional dórico había llegado a la perfección. Las columnas, finamente alargadas, tienen un éntasis o ensanchamiento central que no excede de 17 centímetros, lo que, sin embargo, basta para quitarles la rigidez de la línea recta de sus aristas. Todo en el Partenón está calculado con minuciosa perspicacia para producir en el espectador efecto de maravillosa perfección. Todas las rectas horizontales se hacen ligeramente curvas, con el fin de destruir las desviaciones de la perspectiva. El edificio se construyó en doce años, del 448 al 437 a.C. La decoración escultórica no estaba aún terminada cuando se procesó a Fidias, por lo que sus discípulos tuvieron que terminar solos la obra por voluntad inquebrantable de Pericles. Con razón se ha supuesto que Fidias, originariamente un escultor formado en la práctica de la escultura destinada a ser fundida en bronce, realizó en arcilla o en yeso sus modelos para el Partenón, que después, bajo su dirección, realizaban en mármol pentélico sus ayudantes. La decoración (que se realizó entre los años 447 y 432) está repartida por la fachada, en las metopas y en los frontones; debajo del pórtico corre un friso sin triglifos, que se desarrolla sin interrupción.
El conjunto de esta decoración ha llegado mutiladísimo hasta la actualidad. El templo se transformó durante la Edad Media en iglesia cristiana, y servía de polvorín cuando hizo explosión, al caer en él una granada durante el sitio de Atenas por los venecianos, en el año 1687. Al ocurrir la explosión, se abrió por los lados; las dos fachadas principales resultaron menos perjudicadas, pero se desplomaron muchas de las columnas de las fachadas laterales. Las esculturas que aún quedaban en el glorioso edificio tan maltratado se arrancaron a principios del siglo XIX con consentimiento del Gobierno turco, al ser adquiridas por lord Elgin, embajador británico cerca de la Sublime Puerta, y en 1816 se vendieron al Museo Británico. De los grupos escultóricos que decoraban los frontones quedan sólo unas pocas estatuas; su disposición en el propio lugar no se conocería si no fuera por las descripciones de los antiguos y los deficientes croquis que tuvo el capricho de dibujar un pintor francés que acompañó a un embajador de Luis XIV a Constantinopla en 1674, antes de que fuera volado el edificio por las bombas de los venecianos.
El frontón de la fachada occidental representaba la contienda de Atenea con Poseidón para adjudicarse el derecho de patronato de la ciudad. Ambos hieren con su arma el suelo de la Acrópolis: la diosa hace brotar de la roca el olivo, y el dios ofrece el caballo, don precioso, pero inferior según los atenienses al árbol que mana grosura. Como en los frontones de Olimpia, que representaban una escena que había tenido por teatro aquel mismo lugar, en el Partenón también se supone ocurrida aquella escena en la plataforma misma de la Acrópolis; por esto asisten a ella sus primeros habitantes semidivinos, Cécrops y Erecteo, con sus esposas e hijos.
Pausanias consigna que las esculturas del frontón oriental representaban el nacimiento milagroso de Atenea de la cabeza de Zeus. La misma escena, figurada en un tosco brocal de pozo antiguo del Museo Arqueológico Nacional de Madrid, permite adivinar la posición de los personajes principales, que han desaparecido del Partenón. Las figuras de los ángulos son las únicas que se han conservado: las Horas y las Parcas, deidades que presiden el nacimiento y la muerte. La misma idea del nacer y el dejar de ser expresan los símbolos del Sol y de la Luna, con las cabezas de los caballos de sus carros que asomaban en los ángulos agudos del frontón. Los encabritados de Helios relinchan anunciando el día; los de Selene, la diosa nocturna, agachan pasivamente la cabeza; Atenea nacía en aquella hora de luz; así describen los escultores del Partenón el despertar de la aurora.
Torso de la nereida Iris, en el frontón Oeste del Partenón (Museo Británico, Londres). El tratamiento de la tela pegada totalmente al cuerpo de la figura responde a la técnica de paños mojados empleada por Fidias.