Археологические данные указывают на то, что Сунион был священной областью еще в бронзовом веке, но храм, видимый в наши дни, был построен в середине 5-го века до нашей эры (между 444 и 440 годами до нашей эры). Он был частью амбициозного строительного проекта, инициированного Периклом, который включал в себя другие известные храмы, такие как Парфенон и Гефестион. Учитывая сходство Храма Посейдона с Гефестеоном и храмом Немезиды в Рамнусе, многие историки пришли к выводу, что они были спроектированы одним и тем же архитектором. Одной особенно объединяющей чертой всех трех храмов является тот факт, что колонны притвора были выровнены с третьей колонной перистиля. Надпись подтверждает, что храм был посвящен Посейдону, и он был построен на остатках еще более раннего храма пороса, фундамент которого все еще виден. Этот древний храм был разрушен персами в 490 году до нашей эры, когда он еще строился. Очень мало известно об этом более раннем храме, но несомненно, что это была почитаемая достопримечательность, видимая издалека, когда моряки приближались или покидали безопасные гавани Аттики. Новый храм точно повторяет размеры и план более древнего. Храм Посейдона был периферийным зданием дорического ордена, сделанным из мрамора из соседней Агрилезы, с шестью колоннами на концах и тринадцатью на каждой длинной стороне в общей сложности 34, из которых тринадцать сохранились сегодня.
