Arkeologiska bevis tyder på att Sounion var ett heligt område så långt tillbaka som bronsåldern, men templet synligt i vår tid byggdes i mitten av 5: e århundradet f.Kr. (mellan 444 och 440 f. Kr.). Det var en del av det ambitiösa byggprojekt som initierades av Perikles, som inkluderade andra kända tempel som Parthenon och Hephaisteion. Med tanke på likheterna i Poseidons tempel till Hephaisteionen och nemesistemplet i Rhamnous har många historiker dragit slutsatsen att de var utformade av samma arkitekt. En särskilt förenande egenskap hos alla tre templen är det faktum att kolumnerna på verandan var inriktade på peristylens tredje kolumn. En inskription bekräftar att templet var tillägnad Poseidon, och det byggdes på resterna av ett ännu tidigare Poros tempel vars fundament fortfarande är synliga. Detta arkaiska tempel raserades av perserna i 490 f. Kr. när det fortfarande är under uppbyggnad. Mycket lite är känt om detta tidigare tempel, men det är säkert att det var ett vördat landmärke, synligt långt ifrån när sjömän närmade sig eller lämnade Attika hamnarnas säkerhet. Det nyare templet följer noggrant storleken och planen för den mer antika. Templet Poseidon var en peripteral byggnad av den doriska ordningen, gjord av marmor från närliggande Agrileza, med sex kolumner i sina ändar och tretton på varje lång sida för totalt 34--varav tretton överlever idag.
