Arkeolojik kanıtlar, Sounion'un Tunç Çağı'na kadar kutsal bir alan olduğunu, ancak günümüzde görülebilen tapınağın M. Ö.5. yüzyılın ortalarında (M. Ö. 444 ve 440 yılları arasında) inşa edildiğini göstermektedir. Parthenon ve Hephaisteion gibi diğer ünlü tapınakları içeren perikles tarafından başlatılan iddialı bina projesinin bir parçasıydı. Poseidon Tapınağı'nın hephaisteion Tapınağı'na ve Ramnous'taki Nemesis Tapınağı'na benzerliği göz önüne alındığında, birçok tarihçi aynı mimar tarafından tasarlandıkları sonucuna varmıştır. Her üç tapınağın da özellikle birleştirici özelliklerinden biri, sundurmanın sütunlarının peristilin üçüncü sütunu ile hizalanmış olmasıdır. Yazıt, tapınağın Poseidon'a adanmış olduğunu ve temelleri hala görülebilen daha önceki poros tapınağının kalıntıları üzerine inşa edildiğini doğrulamaktadır. Bu Arkaik tapınak, M. Ö.490'da Persler tarafından hala yapım aşamasında iken yıkıldı. Bu daha önceki tapınak hakkında çok az şey biliniyor, ancak denizcilerin Attika limanlarının güvenliğine yaklaştığı veya ayrıldığı için uzaktan görülebilen saygın bir dönüm noktası olduğu kesin. Yeni tapınak, daha eski olanın büyüklüğünü ve planını yakından takip eder. Poseidon Tapınağı, Dor düzeninin peripteral bir binasıydı, yakındaki Agrileza'dan mermerden yapılmış, uçlarında altı sütun ve her uzun tarafta on üç tane toplam 34 tane vardı-bunlardan on üçü bugün hayatta kaldı.
